⚙️ Mechanica & Transport
Vermogen van een fietser
Rol- en luchtweerstand als functie van rijsnelheid (0–35 km/h). Vergelijk rechtopzittende en liggende houding.
P_rol = Cr · m · g · v
P_lucht = ½ · ρ · Cx · A · v³
P_lucht = ½ · ρ · Cx · A · v³
→
Vermogen van een auto
Rijweerstand en motorvermogen van 0 tot 150 km/h. Vergelijk stadsauto, sedan, SUV en bestelwagen.
P_rol = Cr · m · g · v
P_lucht = ½ · ρ · Cx · A · v³
P_lucht = ½ · ρ · Cx · A · v³
→
Vermogen van een windturbine
Beschikbaar windvermogen, turbine-output en Betz-limiet als functie van windsnelheid en rotordiameter.
P_wind = ½ · ρ · A · v³
P = Cp · P_wind
Cp_Betz = 16/27
P = Cp · P_wind
Cp_Betz = 16/27
→
🌡️ Thermische systemen
Afkoelingscurve — PUR-geïsoleerd vat
Exponentieel afkoelingsverloop van een warmwatervat (200 l). Tijdsconstante τ live berekend en aangeduid.
T(t) = T_omg + ΔT₀ · e^(−t/τ)
τ = (m · cₚ) / (U · A)
τ = (m · cₚ) / (U · A)
→
Warmteverlies van een woning
Transmissieverliezen door de gebouwschil in functie van U-waarde, verliesoppervlakte en temperatuursverschil. Energielabel A–G.
P = U · A · ΔT
→
Warmtedoorgang muur
U-waarde van een spouwmuur: baksteen (9 cm) + isolatie naar keuze + snelbouwblok (14 cm). Temperatuurprofiel over de doorsnede.
R = d / λ
U = 1 / (Rsi + ΣR + Rse)
U = 1 / (Rsi + ΣR + Rse)
→
Warmtewisselaar
Vloeistof-vloeistof warmtewisselaar via NTU-methode. Meestroom vs. tegenstroom. Temperatuurprofiel met LMTD.
Q = U · A · LMTD
NTU = U·A / C_min · ε = Q/Q_max
NTU = U·A / C_min · ε = Q/Q_max
→
COP van een warmtepomp
Prestatiefactor van een lucht-water warmtepomp via Carnot. COP als functie van bron- en aanvoertemperatuur.
COP_max = T_H / (T_H − T_L)
COP = η · COP_max
COP = η · COP_max
→
🔥 Thermodynamica
Toestandsveranderingen ideaal gas
Isotherm, isochoor, isobaar, adiabaat en polytroop in een pV-diagram. Arbeid, warmte, ΔU en ΔH per proces. Alle 5 curven tegelijk zichtbaar.
p · Vⁿ = const
Q = ΔU + W · ΔH = m·cp·ΔT
Q = ΔU + W · ΔH = m·cp·ΔT
→
Faseveranderingen van water
Verwarmingscurve H(T) van ijs tot oververhitte stoom. Zes zones, moleculaire visualisatie, energieverdeling en condensatieberekening. Drukafhankelijk.
Q = m·c·ΔT (sensibel)
Q = m·L (latent)
cp_stoom = f(T,p)
Q = m·L (latent)
cp_stoom = f(T,p)
→