हीटर के माध्यम से बहने वाले पानी का तापमान बढ़ाने के लिए आवश्यक ऊर्जा


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मैं यह जानने की कोशिश कर रहा हूं कि पानी के तापमान को 10 डिग्री सेल्सियस से 40 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ाने के लिए हीटर को कितनी ऊर्जा (आदर्श रूप से विद्युत ताप) में डालने की जरूरत है, अगर पानी 10 लीटर प्रति घंटे की दर से बह रहा है।

मान लें कि हीटर 80% कुशल है।

मुझे पता है कि पानी की विशिष्ट ऊष्मा 4.18 J/g डिग्री C पर आती है लेकिन मैं प्रवाह दर में कैसे काम करूँ?

+4

इलेक्ट्रिकल हीटर मूल रूप से 100% कुशल हैं।समग्र प्रणाली की कुछ गर्मी पर्यावरण के लिए खो सकती है, लेकिन एक प्रतिरोध में जाने वाली सभी विद्युत शक्ति गर्मी में परिवर्तित होने जा रही है। 11 mar. 162016-03-11 13:10:07

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हाँ सहमत हैं, लेकिन उस विद्युत ऊर्जा को पानी में स्थानांतरित करने में दक्षता है जहां ये नुकसान हैं।यह गर्मी हीटर में जाने वाले तारों में खो जाएगी और जैसे ही प्रतिरोधक का तापमान ऊपर जाएगा, यह प्रतिरोध भी बढ़ जाएगा। 11 mar. 162016-03-11 15:14:29

+2

1: विद्युत ऊर्जा को पानी में स्थानांतरित नहीं किया जाता है, केवल रोकनेवाला से गर्मी होती है।2: प्रतिरोध बढ़ने से दक्षता में परिवर्तन नहीं होता है।एक निश्चित वोल्टेज स्रोत के लिए, रोकनेवाला में कम शक्ति होगी।हालांकि, यह सभी शक्ति अभी भी आवश्यक रूप से 100% दक्षता के साथ गर्मी में परिवर्तित हो गई है। 11 mar. 162016-03-11 15:19:07

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दक्षता इस बात पर निर्भर करती है कि आप कहां मापते हैं।यदि आप हीटिंग तत्वों में इनपुट पर ऊर्जा को मापते हैं, तो यह संभवतः 100% है या इसके बहुत करीब है।यदि आप रिसेप्टेक पर मापते हैं और 4 या 5 एक्सटेंशन डोरियों के माध्यम से हीटर को बिजली दे रहे हैं, तो यह कम होगा। 11 mar. 162016-03-11 15:56:15

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ऊर्जा को पानी में स्थानांतरित किया जाता है, विद्युत ऊर्जा को रोकनेवाला में गर्मी में परिवर्तित किया जाता है और इस गर्मी में से कुछ को पानी में स्थानांतरित किया जाता है, कुछ गर्मी को तारों के साथ भी बाहर किया जाता है।ये तार छोटे और मोटे होते हैं इसलिए कोई भी नुकसान छोटा होना चाहिए। 11 mar. 162016-03-11 17:17:40

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ओपी यह नहीं कहता है कि यह किस प्रकार के बर्तन में होगा, लेकिन गर्मी के नुकसान (और सिस्टम दक्षता के इसी नुकसान) के बारे में मेरी चिंता बाहरी पोत के वायुमंडल में गर्मी के नुकसान के कारण होगी। 11 mar. 162016-03-11 17:54:51

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पोत प्लास्टिक की पानी की पाइप है, जिसे मैं आवश्यक होने पर इंसुलेट कर सकता था, लेकिन दक्षता वास्तव में परीक्षण का उद्देश्य नहीं है।मुझे बस एक प्रबंधनीय प्रवाह दर पर विद्युत शक्ति की मामूली मात्रा के साथ पानी के तापमान में 30 डिग्री की वृद्धि की आवश्यकता है। 11 mar. 162016-03-11 22:10:36

9

आपको बस अपने घनत्व के हिसाब से वॉल्यूमेट्रिक फ्लो रेट को मास फ्लो रेट में बदलना होगा।यह पानी के लिए आसान है:

$10 \\mathrm{l/hr}\cdot 1 \\mathrm{kg/l}= 10 \\mathrm{kg/hr}= 10^4 \\mathrm{g/hr}= \fy{10^4 }{3600}\\mathrm{g/sec}= 2.78 \\mathrm{g/sec}$ +

अब आप विशिष्ट गर्मी से गुणा कर सकते हैं और आवश्यक शक्ति प्राप्त करने के लिए तापमान में वृद्धि कर सकते हैं।


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$$ P = \ dot m \ cdot C_p \ cdot \ Delta T $

जहां$ P $वाट्स में आवश्यक शक्ति है ($ जूल/सेकंड $)

$ \dot m $द्रव्यमान प्रवाह दर ($ kg/sec $) है (आपको एक बड़े प्रवाह दर को दिए गए वॉल्यूमेट्रिक प्रवाह को परिवर्तित करना होगा$ \dot m = Flow_ {Vol} \ cdot \ rho $का उपयोग करके जहां$ \rho $द्रव का घनत्व है)

$ C_p $तरल पदार्थ की विशिष्ट ऊष्मा है ($ \frac {Joules} {किलोग्राम \ cdot K})

और $Delta T$ $K$ में तापमान अंतर है

यह आपको पानी को गर्म करने के लिए आवश्यक शक्ति देगा क्योंकि यह बहता है।ऊर्जा की मात्रा, निश्चित रूप से इस बात पर निर्भर करती है कि पानी कब तक बहता है।


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  • प्रति घंटे 10 लीटर
  • 10 किलो प्रति घंटा
  • प्रति घंटे 10,000 ग्राम
  • 166.66 ग्राम प्रति मिनट
  • 2.77 ग्राम प्रति सेकंड

हर सेकंड, आपको 30 डिग्री सेल्सियस से 2.77 ग्राम पानी का तापमान बढ़ाने की आवश्यकता है।

  • पानी की 2.77 ग्राम
  • 4.18 J/g विशिष्ट ऊष्मा
  • 11.6 जे हर सेकंड 1 डिग्री के लिए
  • 308 डिग्री के लिए हर सेकंड 348 जे

80% कुशल मानते हैं।

  • 348 जे/80% = 435 जे

आपको 435 J/s की आवश्यकता है।

जूल प्रति सेकंड एक हैवाट

  • 435 डब्ल्यू
+4

आप आवश्यक 30C तापमान वृद्धि के बारे में भूल गए। 11 mar. 162016-03-11 15:31:40

+1

ठीक है, तो 14.51 डब्ल्यू 1 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ाने के लिए आवश्यक शक्ति है?30 डिग्री C वृद्धि प्राप्त करने के लिए, मुझे 435.3 वाट की आवश्यकता होगी?यह अधिक उचित लगता है। 11 mar. 162016-03-11 17:13:38

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दरअसल, 350W से ज्यादा पसंद है।जैसा कि ओलिन ने कहा, पर्यावरण के लिए 20% गर्मी खोना एक अत्यंत असामान्य स्थिति होगी। 11 mar. 162016-03-11 17:17:58

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ठीक है, इसलिए 5%, 366 वाट्स का नुकसान हुआ।अपने परीक्षण में, मैंने 144 वाट (डीसी 12 वी @ 12 ए) में डाल दिया और 20 डिग्री की वृद्धि प्राप्त की, जो कि आवश्यक शक्ति के आधे से थोड़ा कम प्रतीत होता है?घाटे को नजरअंदाज करते हुए, 20 डिग्री की वृद्धि के लिए 11.6 * 20 = 232 वाट की आवश्यकता होती है।मुझे केवल 12.4 डिग्री की वृद्धि देखी जानी चाहिए ... 11 mar. 162016-03-11 17:27:54

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यह शायद केवल संयुक्त माप की त्रुटियां हैं, क्योंकि मेरे पास एक सटीक फ्लो मीटर नहीं है, इसलिए प्रवाह में गिरावट से मुझे कम बिजली मिलेगी, मुझे टेम्प गेज पर भरोसा है, यह एक डिजिटल थर्मोकपल है और मुझे पीएसयू डिस्प्ले पर भरोसा है। वर्तमान और वोल्टेज, लेकिन प्रवाह माप सिर्फ 100 मिलीलीटर पानी पाने के लिए कितना समय लगा ... 11 mar. 162016-03-11 17:32:09

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@DaveTweed वाह, इसके लिए धन्यवाद।फिक्स्ड। 12 mar. 162016-03-12 00:20:28

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अधिक सटीक प्रवाह दर (अधिक स्थिर) के साथ सेवानिवृत्त और परिणाम गणित से बिल्कुल मेल खाता था। 14 mar. 162016-03-14 09:28:31