Человечеству известно немного видов энергии – механическая энергия (кинетическая и потенциальная), внутренняя энергия (тепловая), энергия полей (гравитационная, электромагнитная и ядерная), химическая. Отдельно стоит выделить энергию взрыва,...
...энергию вакуума и еще существующую только в теории – темную энергию. В этой статье, первой в рубрике «Теплотехника», я попытаюсь на простом и доступном языке, используя практический пример, рассказать о важнейшем виде энергии в жизни людей — о тепловой энергии и о рождающей ее во времени тепловой мощности.
Несколько слов для понимания места теплотехники, как раздела науки о получении, передаче и применении тепловой энергии. Современная теплотехника выделилась из общей термодинамики, которая в свою очередь является одним из разделов физики. Термодинамика – это дословно «теплый» плюс «силовой». Таким образом, термодинамика – это наука об «изменении температуры» системы.
Воздействие на систему извне, при котором изменяется ее внутренняя энергия, может являться результатом теплообмена. Тепловая энергия, которая приобретается или теряется системой в результате такого взаимодействия с окружающей средой, называется количеством теплоты и измеряется в системе СИ в Джоулях.
Если вы не инженер-теплотехник, и ежедневно не занимаетесь теплотехническими вопросами, то вам, столкнувшись с ними, иногда без опыта бывает очень трудно быстро в них разобраться. Трудно без наличия опыта представить даже размерность искомых значений количества теплоты и тепловой мощности. Сколько Джоулей энергии необходимо чтобы нагреть 1000 метров кубических воздуха от температуры -37˚С до +18˚С?.. Какая нужна мощность источника тепла, чтобы сделать это за 1 час?.. На эти не самые сложные вопросы способны сегодня ответить «сходу» далеко не все инженеры. Иногда специалисты даже помнят формулы, но применить их на практике могут лишь единицы!
Прочитав до конца эту статью, вы сможете легко решать реальные производственные и бытовые задачи, связанные с нагревом и охлаждением различных материалов. Понимание физической сути процессов теплопередачи и знание простых основных формул – это главные блоки в фундаменте знаний по теплотехнике!
Количество теплоты при различных физических процессах.
Большинство известных веществ могут при разных температуре и давлении находиться в твердом, жидком, газообразном или плазменном состояниях. Переход из одного агрегатного состояния в другое происходит при постоянной температуре (при условии, что не меняются давление и другие параметры окружающей среды) и сопровождается поглощением или выделением тепловой энергии. Не смотря на то, что во Вселенной 99% вещества находится в состоянии плазмы, мы в этой статье не будем рассматривать это агрегатное состояние.
Рассмотрим график, представленный на рисунке. На нем изображена зависимость температуры вещества Т от количества теплоты Q, подведенного к некой закрытой системе, содержащей определенную массу какого-то конкретного вещества.
1. Твердое тело, имеющее температуру T1, нагреваем до температуры Tпл, затрачивая на этот процесс количество теплоты равное Q1.
2. Далее начинается процесс плавления, который происходит при постоянной температуре Тпл (температуре плавления). Для расплавления всей массы твердого тела необходимо затратить тепловой энергии в количестве Q2— Q1.
3. Далее жидкость, получившаяся в результате плавления твердого тела, нагреваем до температуры кипения (газообразования) Ткп, затрачивая на это количество теплоты равное Q3-Q2.
4. Теперь при неизменной температуре кипения Ткп жидкость кипит и испаряется, превращаясь в газ. Для перехода всей массы жидкости в газ необходимо затратить тепловую энергию в количестве Q4-Q3.
5. На последнем этапе происходит нагрев газа от температуры Ткп до некоторой температуры Т2. При этом затраты количества теплоты составят Q5-Q4. (Если нагреем газ до температуры ионизации, то газ превратится в плазму.)
Таким образом, нагревая исходное твердое тело от температуры Т1 до температуры Т2 мы затратили тепловую энергию в количестве Q5, переводя вещество через три агрегатных состояния.
Двигаясь в обратном направлении, мы отведем от вещества то же количество тепла Q5, пройдя этапы конденсации, кристаллизации и остывания от температуры Т2 до температуры Т1. Разумеется, мы рассматриваем замкнутую систему без потерь энергии во внешнюю среду.
Заметим, что возможен переход из твердого состояния в газообразное состояние, минуя жидкую фазу. Такой процесс именуется возгонкой, а обратный ему процесс – десублимацией.
Итак, уяснили, что процессы переходов между агрегатными состояниями вещества характеризуются потреблением энергии при неизменной температуре. При нагреве вещества, находящегося в одном неизменном агрегатном состоянии, повышается температура и также расходуется тепловая энергия.
Главные формулы теплопередачи.
Формулы очень просты.
Количество теплоты Q в Дж рассчитывается по формулам:
1. Со стороны потребления тепла, то есть со стороны нагрузки:
1.1. При нагревании (охлаждении):
Q=m*c*(Т2-Т1)
Здесь и далее:
m – масса вещества в кг
с – удельная теплоемкость вещества в Дж/(кг*К)
1.2. При плавлении (замерзании):
Q=m*λ
λ – удельная теплота плавления и кристаллизации вещества в Дж/кг
1.3. При кипении, испарении (конденсации):
Q=m*r
r – удельная теплота газообразования и конденсации вещества в Дж/кг
2. Со стороны производства тепла, то есть со стороны источника:
2.1. При сгорании топлива:
Q=m*q
q – удельная теплота сгорания топлива в Дж/кг
2.2. При превращении электроэнергии в тепловую энергию (закон Джоуля — Ленца):
Q=t*I*U=t*R*I^2=(t/R)*U^2
t – время в с
I – действующее значение тока в А
U – действующее значение напряжения в В
R – сопротивление нагрузки в Ом
Делаем вывод – количество теплоты прямо пропорционально массе вещества при всех фазовых превращениях и при нагреве дополнительно прямо пропорционально разности температур. Коэффициенты пропорциональности (c, λ, r, q) для каждого вещества имеют свои значения и определены опытным путем (берутся из справочников).
Тепловая мощность N в Вт – это количество теплоты переданное системе за определенное время:
N=Q/t
Чем быстрее мы хотим нагреть тело до определенной температуры, тем большей мощности должен быть источник тепловой энергии – все логично.
Расчет в Excel прикладной задачи.
В жизни бывает часто необходимо сделать быстрый оценочный расчет, чтобы понять – имеет ли смысл продолжать изучение темы, делая проект и развернутые точные трудоемкие расчеты. Сделав за несколько минут расчет даже с точностью ±30%, можно принять важное управленческое решение, которое будет в 100 раз более дешевым и в 1000 раз более оперативным и в итоге в 100000 раз более эффективным, чем выполнение точного расчета в течение недели, а то и месяца, группой дорогостоящих специалистов…
Условия задачи:
В помещение цеха подготовки металлопроката размерами 24м х 15м х 7м завозим со склада на улице металлопрокат в количестве 3т. На металлопрокате есть лед общей массой 20кг. На улице -37˚С. Какое количество теплоты необходимо, чтобы нагреть металл до +18˚С; нагреть лед, растопить его и нагреть воду до +18˚С; нагреть весь объем воздуха в помещении, если предположить, что до этого отопление было полностью отключено? Какую мощность должна иметь система отопления, если все вышесказанное необходимо выполнить за 1час? (Очень жесткие и почти не реальные условия – особенно касающиеся воздуха!)
Расчет выполним в программе MS Excel или в программе OOo Calc.
С цветовым форматированием ячеек и шрифтов ознакомьтесь на странице «О блоге».
Исходные данные:
1. Названия веществ пишем:
в ячейку D3: Сталь
в ячейку E3: Лед
в ячейку F3: Лед/вода
в ячейку G3: Вода
в ячейку G3: Воздух
2. Названия процессов заносим:
в ячейки D4, E4, G4, G4: нагрев
в ячейку F4: таяние
3. Удельную теплоемкость веществ c в Дж/(кг*К) пишем для стали, льда, воды и воздуха соответственно
в ячейку D5: 460
в ячейку E5: 2110
в ячейку G5: 4190
в ячейку H5: 1005
4. Удельную теплоту плавления льда λ в Дж/кг вписываем
в ячейку F6: 330000
5. Массу веществ m в кг вписываем соответственно для стали и льда
в ячейку D7: 3000
в ячейку E7: 20
Так как при превращении льда в воду масса не изменяется, то
в ячейках F7 и G7: =E7=20
Массу воздуха находим произведением объема помещения на удельный вес
в ячейке H7: =24*15*7*1,23=3100
6. Время процессов t в мин пишем только один раз для стали
в ячейку D8: 60
Значения времени для нагрева льда, его плавления и нагрева получившейся воды рассчитываются из условия, что все эти три процесса должны уложиться в сумме за такое же время, какое отведено на нагрев металла. Считываем соответственно
в ячейке E8: =E12/(($E$12+$F$12+$G$12)/D8)=9,7
в ячейке F8: =F12/(($E$12+$F$12+$G$12)/D8)=41,0
в ячейке G8: =G12/(($E$12+$F$12+$G$12)/D8)=9,4
Воздух также должен прогреться за это же самое отведенное время, читаем
в ячейке H8: =D8=60,0
7. Начальную температуру всех веществ T1 в ˚C заносим
в ячейку D9: -37
в ячейку E9: -37
в ячейку F9: 0
в ячейку G9: 0
в ячейку H9: -37
8. Конечную температуру всех веществ T2 в ˚C заносим
в ячейку D10: 18
в ячейку E10: 0
в ячейку F10: 0
в ячейку G10: 18
в ячейку H10: 18
Думаю, вопросов по п.7 и п.8 быть недолжно.
Результаты расчетов:
9. Количество теплоты Q в КДж, необходимое для каждого из процессов рассчитываем
для нагрева стали в ячейке D12: =D7*D5*(D10-D9)/1000=75900
для нагрева льда в ячейке E12: =E7*E5*(E10-E9)/1000= 1561
для плавления льда в ячейке F12: =F7*F6/1000= 6600
для нагрева воды в ячейке G12: =G7*G5*(G10-G9)/1000= 1508
для нагрева воздуха в ячейке H12: =H7*H5*(H10-H9)/1000= 171330
Общее количество необходимой для всех процессов тепловой энергии считываем
в объединенной ячейке D13E13F13G13H13: =СУММ(D12:H12) = 256900
В ячейках D14, E14, F14, G14, H14, и объединенной ячейке D15E15F15G15H15 количество теплоты приведено в дугой единице измерения – в ГКал (в гигакалориях).
10. Тепловая мощность N в КВт, необходимая для каждого из процессов рассчитывается
для нагрева стали в ячейке D16: =D12/(D8*60)=21,083
для нагрева льда в ячейке E16: =E12/(E8*60)= 2,686
для плавления льда в ячейке F16: =F12/(F8*60)= 2,686
для нагрева воды в ячейке G16: =G12/(G8*60)= 2,686
для нагрева воздуха в ячейке H16: =H12/(H8*60)= 47,592
Суммарная тепловая мощность необходимая для выполнения всех процессов за время t рассчитывается
в объединенной ячейке D17E17F17G17H17: =D13/(D8*60) = 71,361
В ячейках D18, E18, F18, G18, H18, и объединенной ячейке D19E19F19G19H19 тепловая мощность приведена в дугой единице измерения – в Гкал/час.
На этом расчет в Excel завершен.
Выводы:
Обратите внимание, что для нагрева воздуха необходимо более чем в два раза больше затратить энергии, чем для нагрева такой же массы стали.
При нагреве воды затраты энергии в два раза больше, чем при нагреве льда. Процесс плавления многократно больше потребляет энергии, чем процесс нагрева (при небольшой разности температур).
Нагрев воды в десять раз затрачивает больше тепловой энергии, чем нагрев стали и в четыре раза больше, чем нагрев воздуха.
Мы вспомнили понятия «количество теплоты» и «тепловая мощность», рассмотрели фундаментальные формулы теплопередачи, разобрали практический пример. Надеюсь, что мой язык был прост и понятен.
Ссылка на скачивание файла: raschet-teplovoy-moshchnosti (xls 19,5KB).
Очень понравилась статья. У меня часто возникают вопросы по количеству теплоэнергии на отопление квартиры. Даже самой приходилось разбираться по справочникам. У меня получилось на 25% меньше, чем забито в нормы. В них включили верхний предел отрицательных температур для региона. Вы бы еще написали о пропан-бутане. 21 кг, это сколько кбм газа?
Я искала в интернете, точного расчета не нашла, примерно — 1 кбм. = ~ 0.7 кг.
Reply
Спасибо за отзыв.
Газ имеет различный объем при разном давлении. Поэтому 1кг газа будет занимать при разном давлении разный объем. Баллон имеет неизменный объем, по мере расхода газа уменьшается его масса и падает давление, а объем не меняется.Удельная теплота сгорания пропан-бутана — 45МДж/кг. При сгорании всего газа из баллона можно получить тепловой энергии (без учета КПД печи и остатка в баллоне): Q=21кг*45МДж/кг=945МДж=0,226ГКал.
Reply
Спасибо!
Reply
Статья интересная, напоминает советского издания, брошюры из серии «Библиотечка КВАНТ»
Reply
спасибо
Reply
Спасибо за материал Мне интересен пиролизный котел для воздушного отопления В вашей статье лишний раз убедился что легче нагреть воздух в помещении , нежели идти к этому через затраты на нагрев воды, металла, и затем воздуха Но вот вопрос об использовании перегретой воды или пара пропускаемого через медные трубки радиаторов и съем тепла с них с помощью вентилятора меня заставляет задуматься о эффективности , нет скорее вопрос о сравнении эффективности двух процессов отопления Казалось бы , нагрел литр, два воды до 120 градусов (тосол) Запустил в радиатор от авто, подключил насос , включил вентилятор принудительно и кажется небольшой объем воды перегретой может заменить собой пару батарей по эффективности. Практически нет возможности проверить а просчитать знаний не хватает Из статьи понимаю что эффективней при обогреве, но наличие таких обогревателей (GAGA-GAGA Италия) не дает уверенности в выборе метода обогрева Строю производственное помещение Отходы древесина , поэтому к пиролизнику с воздушным отоплением присматриваюсь Уже и чертежи в формате компаса купил
Reply
Михаил, я думаю, Вы что-то не правильно понимаете... В конечном счете Вам ведь нужно нагреть воздух в помещении! Для этого необходимо определенное количество энергии в единицу времени — мощность! И все!!! Не важно как вы его будете греть!!! Нет никаких пустых затрат на нагрев воды, металла... Есть КПД котлов, стоимость топлива и стоимость постройки и эксплуатации системы отопления!
Прочитайте внимательно вот здесь.
Reply
Спасибо. Статья помогла при выборе мощности инфракрасных обогревателей
Reply
Однако весьма и весьма полезная статья.
Спасибо
Файл в EXCEL просто подарок!
Reply
мы занимаемся фореловодством...проблема в том что температура воды немного ниже оптимальных параметров...
можете ли сказать как нужно рассчитать количество воздуха напрмер 30 гр для прогрева воды с 10 гр до 16 гр цельселя.
позволяет ли вышеизложенная таблица рассчитать данные параметры расхода.
Reply
Шухрат, что бы ответить на Ваш вопрос необходимо знать дополнительно: массу нагреваемой воды, теплопотери здания в окружающее пространство (в грунт и воздух), климатический район, мощность действующей системы отопления, систему вентиляции, инсоляцию... Короче, Вам нужно найти и привезти на объект грамотного и опытного проектировщика-теплотехника...
Если не учитывать вышесказанное и предположить, что все тепло от воздуха будет передано воде и «изолированная от мира» система «воздух (+30) — вода (+10)» придет в равновесие при +16 градусах, то для определения расхода воздуха достаточно указать дополнительно массу воды, объем воздуха в здании и время за которое это должно произойти.
Reply
Кажется что к вам можно и стоит обратиться как к теплотехнику. так имееем расход води=28литров в минуту давление от 1атм до 2,5атм, вода движется тени мощностью 3×3киловата — вопрос какая температура води будет на виходе проточного устройства
Reply
Спасибо огромное! Столько времени сэкономил благодаря вашей табличке!
Reply
Александр, здравствуйте! Приятно смотреть на Ваши труды — огромное спасибо, что делитесь своими знаниями.
У меня к Вам есть вопрос по расчетам тепловой мощности: если брать ячейку G14, в ней энергия 0,0004Гкал/час. Я правильно понимаю, чтобы нагреть воду от 0 до 18град. нужно потратить 9,4мин?
Вот мне необходимо рассчитать для проекта нагрузку для нагрева в водоводяном теплообменнике 5м3/час воды для ГВС. Греющая вода — сетевая Т1/Т2 с температурным графиком 90/70. Могу ли я рассчитать необходимую нагрузку для нагрева этого количества воды, ну и далее для подбора диаметров труб для греющей воды до теплооменника в Вашем калькуляторе? Как это сделать? Спасибо!
Reply
Чтобы нагреть 20 кг воды от 0 до 18 градусов нужно затратить 0,0004 ГКал энергии. Чтобы сделать это за 9,4 минуты необходима мощность 2,686 КВт или 0,0023 ГКал/час.
Пишите:
5000 кг — в G7
60 минут — в G8
температуры — G9 и G10.
Считываете результаты в G12, G14, G16, G18.
Далее определяете расход греющей воды обратным расчетом, и по расходу и мощности подбираете теплообменник.
Если Вы проектируете теплообменник, то с помощью моей таблицы можно лишь определить его мощность. Теплообменники бывают самых разнообразных конструкций, и расчет их различен и индивидуален.
Reply
Добрый день. Простите, наверно я туповат для разбора Вашей таблицы. Помогите пожалуйста, есть прикладной вопрос: На производстве имеется неутилизируемый (пока) остаточный пар. Характеристики: t-140 гр.С Р- 3кг/см.кв. Вопрос — до какой температуры можно нагреть емкость с водой 10м.куб. со стартовой температурой 10гр.С прямым впрыском пара за один час? Насколько увеличится общий объем жидкости? Помогите пожалуйста с расчетами. С уважением, Сергей.
Reply
Добрый день! Скажите пожалуйста, а что имеется в виду под временем процесса в строке 8? Что оно характеризует? Это получается, что за час нагревается воздух в помещении до нужной температуры и потом на протяжении оставшихся 23 часов поддерживается?
А что такое 60 в этой записи? «для нагрева воздуха в ячейке H12: =H12/(H8*60)= 47,592»
Большое спасибо!
Reply
Чтобы нагреть сталь, лед, растопить лед, нагреть воду и воздух в количествах указанных в примере (в кг) необходимо энергии 256900 КДж.
Если требуется это сделать за 1 час (60 минут), то мощность источника тепловой энергии должна быть 71,361 КВт.
Если за 10 часов — мощность может быть в 10 раз меньше — 7,136 КВт.
Теплопотери здания в расчетах не участвуют!!! Это не расчет отопления помещения!!! Все нагреваемые объекты как бы изолированы от окружающей среды. Источник тепловой энергии в примере включается на 1 час, все нагревает и выключается. Поддерживать нечего, теплопотерь нет. (Они, конечно есть, но их компенсировать задача, например, постоянно работающего другого источника — системы отопления помещения.)
«А что такое 60 в этой записи? «для нагрева воздуха в ячейке H12: =H12/(H8*60)= 47,592»»
В тексте опечатка! Должно быть:
«для нагрева воздуха в ячейке H16: =H12/(H8*60)= 47,592». Я ее поправил.
60 в этой записи — это перевод времени из ячейки H8, где оно в минутах — в секунды. (Система СИ: килограмм, метр, секунда.)
Reply
Большое спасибо! А если нам все же нужно рассчитать сколько гигакаллорий уходит вообще на отопление, как учесть то, о чем Вы говорили? Как посчитать постоянно работающий другой источник? Получается, что если помещение отапливается 24 часа в сутки, то нельзя просто взять как время 24 часа (вместо 1 часа у Вас в примере)?
Reply
Возможно, Вы найдете ответ на свой вопрос, посмотрев внимательно это:
al-vo.ru/teplotekhnika/si... -otopleniya.html
Также рекомендую полистать все статьи рубрики ТЕПЛОТЕХНИКА этого блога.
В рассмотренном в статье примере смоделирована ситуация, когда в отапливаемом помещении открываются настеж ворота, ВЕСЬ теплый воздух замещается воздухом с улицы и завозится холодный металл. Решается задача определения мощности источника тепла для возвращения нормальных климатических условий в помещении за 1 час!
Вы можете написать в ячейку D8 1440 минут (24 часа) и увидите, что энергии для нагрева указанных в расчете веществ вам понадобится столько же — 256900 КДж. Но так как греть до нужной температуры вы их собираетесь 24 часа, то мощности источника достаточно 2,973 КВт! При этом не учитываются теплопотери здания!!! Все тепло от источника направлено на решение задачи нагрева воздуха, стали и воды, а не окружающей среды.
Reply
Здравствуйте Александр!
Прочитал статью «О себе», то есть о Вас и у меня вопрос к Вам. Где и кем Вы работаете в настоящее время?
(wltt-teplotehnika.ru)
Reply
Ответ отправлен на почтовый ящик.
Reply
Огромное , человеческое спасибо за Ваш труд. Спасибо!!!!!!
Reply
Спасибо Вам огромное, Александр. Жаль не могу назвать по отчеству, а за такую работу и отношение к нуждающимся, хочется и надо бы.
Reply
Очень полезная и интересная статья! Спасибо за Ваш труд! У меня возник вопрос по теме, только вот никак не могу ответить на него сама. А точнее, сколько понадобится времени чтобы вода закипела, например 1л, в металлической кастрюле, на газовой горелке? в Вашей таблице не получается сосчитать... может есть какая-то другая формула?
Reply
Ответ на Ваш вопрос есть в статье. Все зависит от мощности горелки, КПД (потерь тепла в окружающее пространство), химического состава газа.
Посчитайте энергию необходимую для нагрева 1л воды от 20 до 100 градусов и, зная мощность и КПД горелки найдете время...
Reply
Здраствуйте вы не могли бы отправить таблицу расщет тепловой мощности
на электронную почту буду очень благодарна
Reply
Чолпон, в конце статьи — ссылка на скачивание таблицы.
Reply
Спасибо за Ваш труд!
Reply
Добрый день, спасибо большое за удобную для понимания форму и статью. Подскажите пож-та как соотнести результаты расчета с нагревательным оборудованием: я посчитал по таблице только нагрев воздуха в загородном доме с 10 до 25 гр., объемом 360 куб. м. (масса воздуха 443 кг), за час, получилось N=1,8 кВт. Дальше смотрю тепловую газовую пушку с характеристиками: мощность 10 кВт, Max поток воздуха 300 куб.м/ч, Max расход сжиженного газа 0.7 кг/ч. Я правильно понимаю, что такая тепловая пушка справится с поставленной задачей ?
Reply
Кирилл, здравствуйте.
Вы посчитали мощность, необходимую для нагрева за 1 час 360 куб. м. воздуха на 15С в АБСОЛЮТНО ИЗОЛИРОВАННОМ ОТ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ пространстве! Но дом через стены, пол и потолок обменивается теплом с окружающим пространством!
Если на улице +10С, в доме +10С и Вы хотите нагреть воздух до +25С за 1 час и затем поддерживать этот перепад, то для расчета мощности нагревательного прибора нужно знать теплопотери дома. Посчитать их можно, зная теплопроводности материалов всех ограждающих конструкций...
Тепловая пушка 10 КВт конечно нагреет воздух и до более высокой температуры за 1 час.
При непрерывном режиме работы такая пушка, скорее всего, способна поддерживать в Вашем доме +25С и при -15С.
Reply
Спасибо большое. Понял. Вообще идея была связана с поиском экономии и скорости. Т.е. +10 в доме поддерживаетcя за счет электрокотла с теплым полом постоянно, не зависимо от уличной температуры. Если бы жили постоянно, можно было бы и котлом поддерживать +25, а поскольку ездим только на выходных, держать такую температуру все время, даже когда нас там нет очень дорого, то хотелось найти решение чтобы быстро (не более часа) разогреть объем до комфортной температуры на дельту температур 15 гр. наиболее дешевым вариантом (газ), а потом уже можно и конвектором поддерживать.
Reply
Здраствуйте!
Очень полезная статья и очень полезный блог!
Желаю Вам новых идей для просвещения их на Вашем блоге!
Не могли бы поделиться для каждой тематики Вашего блога (конструирование, теплотехника, физика и пр.) тем источником (сайты, книги или иное), из которого Вы иногда черпаете знания и информацию, помимо той, что уже имеется у Вас в голове из практического жизненного опыта и прошлого обучения?
Спасибо за ответ!
Reply
Андрей, здравствуйте.
Если я составлю список из нескольких сотен книг, то это будет для меня пустая трата времени, а для Вас бесполезная информация.
Заинтересовавшись каким-либо вопросом я иногда месяцами читаю и изучаю ВСЁ, что нахожу. Так как люблю и знаю математику, то предпочтение отдаю публикациям, содержащим практические методики, подкрепленные теоретическими обоснованиями.
Учитесь быстро читать и выделять важное. При наличии некоторого опыта по оглавлениям и беглому просмотру текстов Вы будете за один час отсортировывать важные данные из 15...20 источников.
Читайте англоязычную техническую литературу. Если на русском, французском или немецком найдете 10 интересных книг или статей, то на английском их будет, как правило, 30.
Reply
Спасибо!
Reply
Если корректно задавать такие вопросы: туннельная печь. Объем воздуха 2.4 куба. Нужна температура 110±10 градусов. В помещении 20 — 26 градусов. Печь для ткани, вертикальная 2500 выс.х1600 шир.х 600 глуб. Ткань заходит вверху, выходит внизу. Движется со скоростью от 140 см в минуту до 12 м.мин. Есть вытяжка для испарений. В основном вода. На поверхности ткани водная краска.
Основная задача минимизировать максимальную нагрузку. Есть ограничения по сети. Время нагрева ± не важно. Для стабильности предполагаю поставить тяжелую плиту над нагревательным элементами , если мысль правильная, то какой вес? Какая мощность такой конструкции ±? 6 кВт достаточно?
Reply
Всё зависит от теплотехнических характеристик и размеров стен печи, геометрии и размеров входных и выходных окон, от параметров вытяжки, от теплоемкости мокрой ткани...
Коротко — нужен проектный расчет печи. Исходных данных мало.
Ну или можно, как обычно, — «методом тыка»...
Reply
Спасибо за ответ!
На все вопросы можно ответить, но, похоже метод тыка проще)) а если рассматривать упрощенный вариант, так: нагреть воздух до 110 градусов, например за 15 минут внутри печи, в закрытом состоянии, после выхода на 110 градусов, запускаем цикл, каждую минуту за счет попадания воздуха и ткани внутрь печи температура будет стремиться упасть, например на 10 градусов,нужно будет в течении полминуты догреть на 10 градусов, чтобы вернуться к 110 и удерживать этот баланс, все остальные параметры не учитывать.
Спасибо.
Reply
Чтобы нагреть 2,4 м3 воздуха (без учета теплопотерь) от 20С до 110С за 15 минут необходим источник тепла мощностью 0,297 кВт.
Чтобы нагреть 2,4 м3 воздуха (без учета потерь тепла в окружающее пространство)от 100С до 110С за 0,5 минуты мощность источника тепла должна быть 0,989 кВт.
Но у Вас в печи кроме нагрева воздуха необходимо нагревать ткань, нагревать воду и испарять воду — на это потребуется определенное количество энергии...
Если знаете массу и удельную теплоемкость сухой ткани, массу воды, то можно учесть вышеперечисленные процессы.
Получив суммарную мощность и предположив КПД печи = 0,5...0,6 (меньше не должен быть — у чайника на газовой плите — 0,3), найдете необходимую мощность нагревателя.
Reply
Закон Джоуля-Ленца, а точнее его вариации с помощью закона Ома, поправьте, пожалуйста, а то запутаются люди...
Reply
Спасибо, поправил.
Reply
Попробовал Ваш расчет для процесса охлаждения. Пытаюсь сделать мини-морозильник для охлаждения до -50С небольшого — 300 грамм нержавейки — цилиндра. Использую термоэлемент Пельтье. Почему реальный процесс идет по экспоненте? Не достигая темп-ры ниже минус 36С. Вкачивал и хорошую мо-
щность (до 200 Ватт) — бесполезно... Изоляция хорошая — 5 см везде (пена). Отвод тепла —
гидронасос с поддержанием температуры +4С. У Вас есть что-нибудь для меня?
Reply
Видимо, реальный процесс идет по экспоненте потому, что Вы теряете энергию в окружающее пространство. Иначе Вы бы легко достигли -273С и пошли не останавливаясь дальше... :-)
Reply
Александр, добрый день! Подскажите как расчитать темературу стальной трубы на расстоянии 150мм от сварного шва во время сварки? Заранее спасибо!
Reply
Здравствуйте, Александр.
«Во время сварки» — означает: во времени. А из этого следует, что процесс нужно описать дифференциальными уравнениями... Как учитывать потери в пространство? Не знаю. Знаю, что они сильно зависят от температуры и скорости движения воздуха.
Не знаю зачем Вам это нужно, но не проще ли просто на практике измерить температуру термометром или пирометром?
Reply
Добрый день,
спасибо большое за интересную и полезную статью.
Вы не могли бы помочь в расчете необходимой мощности котла для следующего:
Объём комнаты 300 куб м.
Необходимо с исходных 20 град, достичь температуры воздуха в пустой комнате 70 град по Цельсию (например, за 3 часа) и удерживать постоянно. Какая мощность котла требуется, учитывая КПД 92%? Теплопотери подсчитали около 8 квт/час.
Если есть вопросы готов на них ответить.
Спасибо.
Reply
Хамид, здравствуйте.
Теплопотери измеряют в кВт или ГКал/час (не в кВт/час).
При каких условиях у Вас теплопотери 8 кВт? При каких температурах наружного и внутреннего воздуха? Если при расчетных, то Вам нужен котел 8 кВт. Его КПД не имеет в расчете значения! Котел и с высоким КПД и с низким должен выдавать тепловую мощность 8 кВт. Конечно, котел с более высоким КПД будет при этом потреблять меньше газа (электричества, угля, дров, ...).
То есть — для поддержания 70˚С Вам нужно 8 кВт.
Для нагрева 300 м3 воздуха за 3 часа на 50˚С (от 20˚С до 70˚С) БЕЗ УЧЕТА ТЕПЛОПОТЕРЬ необходимая мощность источника тепла = 1,7 кВт.
Итого: необходимая мощность котла = 9,7 кВт в первые 3 часа, а потом 8 кВт. (Хотя, возможно, хватит и вообще 8 кВт, так как теплопотери комнаты в период нагрева будут меньше. И это без учета затрат тепла на нагрев ограждающих конструкций.)
Как Вы, думаю, поняли — главное правильно посчитать теплопотери комнаты при расчетных температурах воздуха внутри и снаружи.
Reply
«Нагрев воды в десять раз затрачивает больше тепловой энергии, чем нагрев стали и в четыре раза больше, чем нагрев воздуха.» — как то с табл. не бьет.
Думаю, логично было бы в конце дать ссылку на расчет необх. мощности тепловой завесы =)
Reply
Какие таблицы Вас бьют? :-)
Сравните просто удельные теплоемкости вышеназванных веществ и посмотрите на формулу количества энергии при нагревании...
А ссылку на расчет тепловых завес легко найдёте сами.
Reply
Нужны такие расчеты!
Reply
В смысле: «Да!!! Здорово!!! Нужны!!!» или Вам нужно выполнить такие расчеты?
Reply
Здравствуйте, очень интересная статья. У меня возникла необходимость сосчитать скорость нагрева воды в бочке до температуры окружающей среды. Как это сделать, зная только разницу температур. Например бочка объёмом 10 м3 с температурой воды 5 градусов и среднесуточначная температура воздуха 20 градусов. Когда температура воды в бочке станет 20 градусов, как посчитать? Или например на сколько она, вода, будет нагреваться за час?
Reply
Подскажите, Как рассчитать скорость нагрева воды в бочке на улице до температуры окружающей среды? Для простоты например 1 кубометр воды с температурой +5 градусов. На улице пусть +20 градусов. Когда вода станет 20 градусов? Как рассчитать? Мы же не знаем количество энергии, а есть только разница температур? Или количество энергии можно какое то предположить?
Reply
Полезная статья! Подскажите, а как рассчитать скорость нагрева воды до температуры окр. среды? Например имеем 1 кубометр воды температурой 5 градусов и температура на улице 20 градусов. Когда вода станет температурой 20 градусов? Сколько Энергии так сказать тратит окружающая среда нам же не известно? Как сделать такой расчёт?
Reply
Не могу отправить коммент(((
Reply
Здравствуйте, Евгений.
Все Ваши комментарии были на модерации, так как Вы пишете мне первый раз.
Для того чтобы нагреть 1 тонну воды от 5 до 20 градусов нужно подвести энергию:
Q=m*c*(Т2-Т1)=1000*4190*(20-5)= 62850000 Дж.
Если сделать это нужно за 1 час, то мощность источника тепла должна быть:
N=Q/t=62850000/3600=17458 Вт.
Но Вам нужно решить другую задачу...
А для её решения необходимо знать форму и геометрические размеры бочки, материал и толщину стенок,... Сложная задача.
Reply
Естественно, чем толще стенки и меньше теплопроводность материала стенок, тем дольше вода будет сохранять температуру. Но если представить, что у нас далеко не термос. Например бочка из тоненького алюминия. То как быстро нагреется вода? Сколько же энергии передаёт окружающая, допустим чисто воздушная среда нашей бочке?
Reply
1."Сколько же энергии передаёт окружающая, допустим чисто воздушная среда нашей бочке?"
До установления теплового баланса воздушная среда передаст ЭНЕРГИЮ в размере 62850000 Дж!
2."Как быстро нагреется вода?"
Чтобы найти время за которое температура воды сравняется с температурой окружающего воздуха необходимо знать ФОРМУ и ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ РАЗМЕРЫ бочки, материал и толщину стенок, и еще массу факторов.
Почитайте Закон охлаждения Ньютона.
Reply
Спасибо, почитаю!
Reply
Добрый день. Встал вопрос "продают патронные тэны разной мощности от 100 Вт и до 2500 Вт. Каким образом можно перенести мощность тэна на алюминиевый радиатор.То есть какую площадь надо сопоставимую иметь радиатора. Понимаю что и маленькая и большие площади нагреюся только за разное время. Есть какие нибудь соотношения, рекомендации площадь ТЭНА допустим 10 см.кв. площадь радиатора должна быть Х*10 см.кв. Учитывается каким то образом расположение площади Тэна на площади радиатора. Если у Вас есть рекомендации отправьте на почту или ссылки где их можно найти. С Уважением, Сергей . erygin.1966@mail.ru
Reply
Сергей, здравствуйте.
Мощность ТЭНа должна быть такой же как и расчетная тепловая мощность радиатора. Тогда радиатор будет работать при температуре наружной поверхности ~80С.
Если радиатор будет меньшего размера, тогда температура начнет приближаться к 100С и возникнет опасность закипания.
Если радиатор будет большего размера, тогда температура будет меньше 80С, но тепла он будет отдавать столько же.
Площадь радиатора Вам не нужна. В паспорте указана его тепловая мощность при определенных параметрах теплоносителя. На неё и ориентируйтесь.
Думаю, Вам будет полезен этот материал:
al-vo.ru/teplotekhnika/ra... -otopleniya.html
Reply
интересно
Reply
Только не забывайте, что продукты сгорания СО и NO тоже будут внутри помещения, что будит нарушать санитарные нормы воздуха. Тепловые пушки не природны для отопления жилых помещений
Reply
Артем, Вы о чем?..
Reply
Скажите уважаемые есть ли такой электронный прибор который может определить мощность бензинового примуса в цифрах или конкретно в кВт???
Спасибо. Нужно бы знать точно или вернее проверить три -четыре примуса и узнать сколько мощности они выдают?
Ну или с какой силой они горят?
Reply
Прибора не знаю.
Как посчитать?
Мощность — количество тепловой энергии в единицу времени.
Измеряйте количество бензина в кг, поджигайте и включайте секундомер...
И помните, что часть энергии «улетит» без совершения полезной работы в окружающее пространство.
Чтобы определить мощность примуса при нагреве воды, измеряйте ее количество в кг, температуру, поджигайте и включайте секундомер, тушите примус, выключайте секундомер, измеряйте новую температуру.
Как считать мощность — в статье выше.
Мощность во втором случае будет зависеть от температуры и скорости окружающего воздуха.
Reply
Физика и электротехника конечно говорят с нами законом Ома и Джоуля, но в итоге мы всё равно почему-то проигрываем в тепле... Уже не первый знакомый с коттеджа мне говорит о том, что при НОРМАЛЬНОМ напряжении и таких же морозах он платит МЕНЬШЕ чем при пониженном напряжении.
Тоесть КПД нагревателя — теплоотдача/конвекция и ещё что-то там... работают лучше при нормальном напряжении... большее количество приборов — больше потерь КПД, нежели падает КПД в одном приборе при той же суммарной мощности.
Так как мощность зависит линейно от напряжения.
Наверное этим можно объяснить проигрыш в тепле или в деньгах за электричество. — суммарным проигрышем КПД основного и дополнительных нагревателей.
Как-то можно научно просчитать эти проигрыши?? Ведь КПД нагревателей если и найдём то только при номинальном напряжении а уж при пониженном НЕТ...
Это достаточно серьёзный вопрос, у нас в Иркутске — 35!! а напряжение в доме всего 170в!!!
Reply
Забудьте про КПД! Если отопление осуществляется ТЭНами, то вся электроэнергия поступающая в объект превращается в тепловую энергию. Куда еще ей деваться?
И мощность не зависит линейно в данном случае от напряжения!
N=U^2/R
220^2=48400
170^2=28900 — это уже всего 60% ...
Reply
Здравствуйте Александр!Не могли бы вы подсказать:у меня печь 30м3 мне нужно поднять в ней температуру 200градусов за 40 минут. Сейчас у меня стоит 10тенов по 2.5квт за 1час температура от-5 до 114.3 градусов поднимается и встает. Что мне делать подскажите пожалуйста, а то в таблицах я не силен.)
Reply
Константин, здравствуйте!
Воздух вокруг печи -5С?
Система «окружающая среда — печь» достигает равновесного стационарного режима. Сколько тепловой энергии подается в печь, столько же уходит в окружающее пространство. При этом воздух в печи 114С.
Что делать?
1. Утеплять ограждающие конструкции печи.
2. Увеличивать мощность ТЭНов.
3. Повышать температуру окружающей среды до ~ +80C. :)
4. Выполнять п.1,2 одновременно. (П.3 — это, скорее всего, не реально (шутка)).
Принцип расчетов подробно в — этой статье.
Reply
Печь герметичная а температура за ее приделами варьируется от -5С до +5С. Нужно чтобы температура в печи поднималась до 200С это необходимо для покраски! В ней не будет водяного отопления она отапливается через 380в и только горячим воздухом.
Reply
Я отсылал Вас к статье про водяное отопление, что бы Вы посмотрели, как считать теплопотери бокса через ограждающие конструкции. Понятно, что водой до 200С не нагреешь...
Приближенно: если 25 Квт выводят печь на стационарный режим с температурой 114С при температурном напоре 119С, то для обеспечения 200С и температурного напора 205С нужна мощность ТЭНов:
205/119*25=43,1 КВт!
У вас плохая теплоизоляция стен, потолка! Вентиляция, надеюсь, в момент нагрева выключена?
Вообще-то, нужно делать проверочный расчет теплопотерь камеры (геометрия, стены, потолок, пол, ворота, теплопроводности материалов, ...).
Reply
Спасибо большое Александр! Вытяжки в ней нет у нее только через рельсу будет выходить тепло немного. Это камера для порошковой краски ,а по поводу геометрии погрешность 0.5см.
Reply
Интересная публикация. Я начинаю изготавливать ванну для лужения медных шин. Длина 1700мм, глубина 100мм, ширина 140мм. Заполнение на 50мм. Температура воздуха +16, температура ванны +300 гр.С. Толщина стенок ванны 8мм. сталь. Интересно какую мощность надо подавать при погружении медных шин размером 60×1600х6 интервалом в 5 минут.
Reply
Посчитайте массу медных шин, температуру на которую они нагреваются, определите количество энергии, поделите на обозначенные 5 минут — получите мощность, необходимую для регулярного нагрева шин (дополнительную мощность).
Мощность (основная) на расплавление припоя и поддержание в ванне 300 гр.С, а также потери тепла в окружающее пространство Вам известны...
Reply
Добрыый день! Подскажите пожалуйтса, где можно посмотреть, как рассчитать количество энергии необходимой для нагрева 1 метра кубического воздуха, на 1 градус по цельсию? Спасибо!
Reply
Добрый день, Александр!
Статью выше комментариев посмотреть не пробовали? Там, вроде, всё написано и даже посчитано...
Reply
В том то и дело, что пробовал. Вроде все просто, масса воздуха умножить на его теплоемкость и градусы, потом начинаю загрузать в переводе с джоулей в киловатты. Т.е не мощность, а энергия.
Reply
Количество энергии для нагрева 1 м3 воздуха на 1 гр.С:
Q=m*c*(Т2-Т1)
m=1*1*1*1,23=1,23 кг
с=1005 Дж/(кг*К)
Т2-Т1=1 К
Q=1,23*1005*1=1236,15 Дж
Джоули в киловатты не переводятся!
Если нужно нагреть куб воздуха на 1 К ЗА 1 СЕКУНДУ, то мощность источника тепла должна быть:
N=Q/t=1236.15/1=1236,15 Вт
Если нужно нагреть куб воздуха на 1 К ЗА 1 МИНУТУ, то мощность источника тепла должна быть:
N=Q/t=1236.15/60=20,6 Вт
Понимаете в чем разница между количеством энергии и подводимой мощностью? Для нагрева на одно и то же количество градусов одного и того же тела необходима одно и то же количество энергии. Всегда! А вот мощность источника нагрева зависит от того на сколько быстро нужно нагреть.
Reply
Я так понял, что кВт и кВт/ч величины одинаковые?
Reply
Нет кВт/ч!!! Есть кВт*ч — это единица количества энергии; кВт — это единица измерения мощности.
1Вт=1Дж/1с. Вт и Дж/с — величины одинаковые.
Reply
Спасибо! Пожалуйста удалите сегодняшний вопрос, просто я ответ увидел, когда обновилась страница.
Огромное СПАСИБО!
Reply
Зачем удалять? Очень правильные важные вопросы! А с кВт/ч и кВт*ч попытайте коллег. Большинство ответят неправильно или вообще ничего не ответят...
Reply
Добрый день Александр,
посчитал по Вашей методике необходимую энегию для нагрева 100 кг оксида магния (планируем выпускать) с температуры 0град.цельсия до 230 получил 8,4 кВтчас и засомневался. Проверьте пожалуйста. С уважением Александр.
Reply
Здравствуйте, Александр.
Это не моя методика, это физика...
Теплоемкость MgO сильно изменяется в зависимости от температуры. Если принять в указанном Вами диапазоне температур за среднее значение С=1000 Дж/(кг*К), то необходимое количество энергии Q=23000 КДж. Если необходимо нагреть за 1 час, то необходимая мощность N=6,4 Квт. Это теоретически, при условии отсутствия в нагревательном устройстве потерь в окружающее пространство (чего никогда почти не бывает).
И еще. Время прогрева по данным формулам не определяется!
Reply
Спасибо, почти совпало. Удачи
Reply
Хорошая статья. Вспомнил школу. Решил по памяти сам похожую задачу, только нагревали колёсные пары с мороза. Решил правильно! Хорошо нас учили в Советской школе. Спасибо вам за материал.
Reply
Доброго времени, Александр!
Большое спасибо за ваше математическое творчество!
Помогите с решением такой задачки.
Необходимо подобрать сечение алюминиевого стержня (при условии отсутствия теплоотдачи поверхностью)для передачи тепловой энергии через себя в кол-ве 1500 Вт*ч? (длина стержня L=0,2м).
Reply
Коля, здравствуйте.
Если теплоотдача с поверхности полностью (абсолютно) отсутствует, то проводник любого сечения рано или поздно нагреется и расплавится.
Reply
Прошу прощения, не правильно объяснил.
Допустим алюминиевый стержень с изолированной цилиндрической поверхностью, торцы являются теплопроводными. К одному торцу прикладывается тепловая энергия 1500Вт*ч с температурой 30 град.С, со второго торца снимаем энергию температурой -30 град.С.
Длина стержня L=0.2м
Процесс постоянный. Я так понимаю будет действовать Закон Фурье, но что с ним делать не совсем понимаю.
Reply
Мощность теплового потока : Q=1500Вт
Длина: L=0.2м
Теплопроводность алюминия при 0°C: λ=236Вт/(м*К)
Температуры торцев: t1=+30°C t2=-30°C
Удельный тепловой поток: q=(t1-t2)/(L/λ)=70800Вт/м2
Площадь сечения стержня: F=Q/q=0.021м2
Reply
Большое спасибо!
Reply
Александр, снова здравствуйте!
Такой вопрос к Вам: Содержащийся пар в уличном воздухе зимой присутствует в виде льда. При попадании воздуха в тёплое помещение лёд начинает таять и пройдя через жидкую фазу испаряется. Так вот, температура испарения воды будет равна 0гр. С? Т.е. сразу, как только наступил переход из твердого состояния в жидкое — влага начинает испаряться?
Reply
Так как речь идет не о воде в вакууме, а о растворе воды в воздухе, то испарение (растворение) может происходить не только при жидкой, но и при твердой фазах... Воздух при разной температуре способен «удерживать внутри себя» разное количество растворенной влаги.
Таким образом испарение воды в воздух происходит и при жидком и при твердом состоянии воды. Зависит процесс от температуры и влажности окружающего воздуха.
Reply
Впервые встречаю очень полезный, необычный блог Воробьева Александра. Спасибо!
Под лучами солнца стоит баллон с газом. Солнечные лучи не могут нагреть баллон, например, до 1000*С Как определить предел нагрева лучами солнца? Спасибо за ответ...
Reply
Если размеры баллона принять D=0,3м и L=1,0м, то площадь боковой поверхности А=3,14*D*L=0,94≈1м2
Предположим, что половина этой поверхности находится под прямыми солнечными лучами, а половина в тени.
Известно, что интенсивность потока энергии от Солннца (см. al-vo.ru/o-zhizni/solnechnaya-energiya.html) не может быть больше 1КВт/м2. Это означает, что мощность поступаемого к баллону теплового потока равна:
Q1=1КВт/м2*0,5м2≈0,5Квт.
Полагаем, что баллон стоит вертикально, ветра нет совсем, температура окружающего воздуха +40С.
Используем программу из статьи о коэффициенте теплоотдачи (см. al-vo.ru/teplotekhnika/ko...nost-vozduh.html).
Принимаем ε=0,9; В=1м; L=1м; отводимая мощность естественной конвекцией и излучением Q2=Q1=0,5КВт.
При этом температура поверхности баллона будет +81С.
Reply
Спасибо за экспресс — ответ Александру Воробьеву и с большой благодарностью
Reply
Овощная теплица покрыта светопрозрачным покрытием.Солнечные лучи нагревают воздух и землю. Насколько земля будет снижать температуру в теплице? Огромное спасибо!!!
Reply
Вопрос не понятен. Солнечные лучи нагревают землю и другие поверхности, а уже от них нагревается воздух в теплице.
Reply
Продолжение темы. 1. В теплице земля покрыта пленкой. До какой температуры нагреется воздух в теплице? 2. Убрав пленку, насколько снизится температура в теплице?
С уважением!!!
Reply
Непростая неоднозначная задача с массой переменных, значения которых могут сильно варьироваться и во времени и в пространстве (широта местности, долгота дня, уровень инсоляции, размеры теплицы, светопропускная способность ограждений, температурное поле грунта, и т.д. и т.п.).
Так что продолжения темы не будет. )))
Reply
буду искать ответ в Ваших работах... Спасибо!
Reply
Мой вопрос не связан со статьей, подскажите как рассчитать тепловую мощность факельной установки с учетом неполноты сгорания топлива. если можно пришлите ответ или ссылку на источник на почту.
Reply
п.2.1 этой статьи:
Q=m*q
N=Q/t
Нужно знать массу сгораемой части топлива, удельную теплоту сгорания топлива и время горения.
Reply
Александр, спасибо за ссылку!
Как говорят: «все гениальное — просто», если знаешь предмет.
Подкорректировал под свои условия и исходные данные — у меня льда и воды нет, но есть оборудование, которое как оказалось требует очень значительной энергии на разогрев.
Хочу попробовать добавить в расчет теплообмен и тепловые потери помещения и думаю получится прекрасная тепловая модель помещения для оценки мощности и времени.
Но пока с помощью оценочных коэффициентов получил тепловые параметры помещения.
Поздравляю с наступающим Новым Годом! Здоровья и творческих успехов!
Reply
Вопрос некорректный.
Reply
Здравствуйте! У меня вопрос, пожалуйста помогите!
Итак, имеется нагреватель с мощностью 1 кВт. Сколько времени потребуется для того чтобы с его помощью передать тепло в 118 кило Джоулей?
Reply
t=Q/P=118000Дж/1000Вт=118c
Reply
Большое спасибо!
Reply
Спасибо. мне статья понравилась. Давно не мог рассчитать, сколько экономии даёт рекуперация тепла выделяемого оборудованием, и используемого для обогрева производственных помещений. Частично для сравнительного пересчёта применил ваш расчёт.
Думаю если будет статья на эту тему многим она понадобится.
Reply
Удивительно, как много хороших отзывов, как много людей воспользовались материалом статьи, как они благодарны автору. И, конечно, он молодец, потратил время и сделал полезное людям. Присоединяюсь к словам благодарности за труд.
Но пишу по другой причине: удивительно, что решение простейшей задачи за 8-й, наверное, класс нашло такой отклик.
Reply
«Сергей, спасибо» Вы должны писать через запятую.
(не для публикации)
Reply
Александр, добрый день.
Сумасшедшая идея – воздухом из воздушного солнечного коллектора нагреть воду 500 кг от 10С до 70С через теплообменник воздух/вода.
Теплообменник из чистого алюминия толщиной 0.3 мм, параллелепипед размерами 1000×20х1000, внутри множественные разделения змейкой (чтобы увеличить трение и расстояние прохождения воздуха), по бокам труба сотка – вход/выход.
Вес воздуха 1 куб=1.2 кг, при скорости 3.5 м/с 30 л/с или за час 108000 литров = 108 кубов или 129,6 кг воздуха в час.
5 часов солнца зимой =648 кг (всё, что я могу пропустить через трубу 100 мм).
По вашей таблице 648 кг нагреть воздух от 18С до 80С – 40377 кДж или 0.0096 ГКал или 2.24 кВт (что-то сомнительно в ваттах).
18С – воздух беру из гидропоники (я сделал ОСОБОЕ строение из двойной пленки и двойного экрана (отмостка по периметру 1.5 м геомембраной), при отопление газом одной большой камфоркой и температурой наружной -5С – внутри у меня в 7 утра +11.5С).
Грунтовый аккумулятор на глубине 1.5 м (климатология Шымкент – зимой на глубине 1 м 10С), полностью обложен пенопластом в 100 мм + экран (подложка для теплых полов, 5мм) + геомембрана.
По вашей таблице нагреть воду массой 500 кг с 10С до 70С за 300 мин – 0.03 Гкал или 6.98 кВт (в кДж данных нет).
То есть за 5 солнечных часов воздухом добуду всего 2.24 кВт – но, у меня 6 кв.м. коллектора (полотно чистый Al с СЕЛЕКТИВНЫМ покрытием + хочу экранирование зеркалами).
Даже зимой 400 Вт/ч солнечной инсоляции на 1 кв.м. – я добуду 2.4 кВт ТЕПЛА, а за 5 часов это 12 кВт.
— получается я могу рассчитывать даже на нагрев 1 тонны воды?
— или я что-то не понимаю?
Александр, как мне рассчитать площадь данного теплообменника, чтобы иметь высокий КПД теплообмена?
Reply
Ведь чтобы поднять температуру воды массой 1 тонна на 1С потребуется 1.16 кВт тепла.
Reply
Данияр, здравствуйте.
Разберитесь внимательно в различиях понятий энергия и мощность.
Чтобы поднять температуру воды массой 1 тонна на 1С потребуется тепловой энергии 4190 кДж.
Чтобы подвести эту энергию за 1 час необходим ИСТОЧНИК ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ МОЩНОСТЬЮ 1,164 кВт.
Чтобы подвести эту же энергию за 1 минуту необходим ИСТОЧНИК ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ МОЩНОСТЬЮ 69,833 кВт.
Reply
Необходимо поднять температуру суппродукта курицы замороженной с минус 16 градусов до минус 2 градусов в ванне с водой. Как рассчитать скорость разморозки. Разморозить необходимо порядка 12 тонн в смену, ритмично отправляя сырье при минус 2-4 градуса на дальнейшую переработку. Одно из условий — экономия воды и использование не теплой, чтобы не смывать жир.
Reply
Забыл, продукт в замороженных блоках размером 60см*40см*15см, весом 10кг.
Reply