Wärmefluss in Metall

bomber · Anmeldungsdatum: 27.03.2019 Beiträge: 3

Hallo,

ich beschäftige mich momentan mit der Erhitzung von Metall, Baustahl um genau zu sein.
Ich benutze dafür Gasflammen. Ich habe eine Konstruktion aus Baustahl und möchte dass sich ein bestimmtes Areal des Bauteils möglichst schnell und effizient erwärmt. Dieses ist mit einem "x" versehen
Ich habe dazu drei Zeichnungen angehängt, jede soll eine mögliche Variante des Bauteils darstellen. Die roten Pfeile stellen den Hitzefluss von der Flamme ausgehend dar.
Bei variante eins geht die hitze, das heiße Flammengas, bis zur Fläche "b". Ab da verteilt sich die Hitze nur noch innerhalb des metalls und "wandert" zu bauteil "x"
Bei variante 2 ist noch ein Hohlraum über dem Deckel und das heiße Gas kann sich bis dahin ausbreiten und hat nochmals kontakt zum Deckel.
meine Frage ist nun, welche Variante effizienter ist, und das bauteil schneller aufheizt. Das ziel ist es, den großteil der energie der flammen zu bauteil x zu leiten und dort zu konzentrieren.
Was ich gemerkt habe, ist, dass sich die hitze gleichmäßig im metall verteilt.
Auf bild "1" gibt es die punkte a,b und c. diese sollen die flächen repräsentieren. Fläche b und c erhitzt sich am stärksten, fläche "a" gar nicht so stark.
Ausserdem geht sehr viel Energie nach aussen (Richtung "D") verloren.
Meine Lösungsvorschläge wären jetzt, mit der Kappung von Fläche "a" das Areal "x" mehr in die Nähe der Flammen zu bringen, sodass weniger metall erhitzt werden muss.
Kann denn die hitze überhaupt dort konzentriert werden, oder verhält sich das anders?
Variante 2 war ja genau dafür gedacht, dass das heiße gas zugang zum deckel bekommt, und somit die hitze sich dort besser verteilen kann.
In Bild 3 habe ich noch zusätzlich eine möglichkeit geschaffen, dass das gas auch wieder nach draussen entweichen kann, aber somit würde man ja eine Möglichkeit schaffen, dass dem System wieder energie verloren geht.
Eine weitere Möglichkeit sehe ich in der Reduzierung der Wandstärke. Somit muss insgesamt weniger Metall erhitzt werden, was schneller ginge.

Soweit meine Überlegungen. Keine ahnung ob sie richtig sind.

Duke711 · Anmeldungsdatum: 26.01.2017 Beiträge: 435

Variante 3, aber nur wenn der Brenner einen ausreichenden Massenstrom hat und es keine Rolle spielt ob die anderen Areale eben so erwärmt werden. Ansonsten Variante 1.

bomber · Anmeldungsdatum: 27.03.2019 Beiträge: 3

Liege ich richtig wenn ich behaupte dass eine geringere Wandstärke dafür sorgt das sich die metallkonstruktion insgesamt schneller aufheizt? Oder ist es besser mehr Metall zu haben, da darin mehr Energie gespeichert werden kann?

Duke711 · Anmeldungsdatum: 26.01.2017 Beiträge: 435

Ersteres ist zutreffend, da das Metall durch Konvektion und IR Strahlung mit der Umgebung interagiert.

bomber · Anmeldungsdatum: 27.03.2019 Beiträge: 3

Vielen Dank, mal sehen wie sich das jetzt umsetzen lässt.