Bir ısıtıcıdan akan suyun sıcaklığını yükseltmek için gereken enerji


7

Ne kadar enerji harcayacağım (ideal elektriksel ısıtma) Su saatte 10 litre akıyorsa, suyun sıcaklığını 10 derece C'den 40 derece C'ye yükseltmek için bir ısıtıcıya ihtiyacım var.

Isıtıcının% 80 verimli olduğunu varsayalım.

Suyun özgül ısısının 4.18 J/g derece C cinsinden geldiğini biliyorum ama akış hızında nasıl çalışıyorum?

+4

Elektrikli ısıtıcılar% 100 verimlidir.Genel sistemin ısısının bir kısmı çevreye kaybolabilir, ancak bir rezistansa giden tüm elektrik gücü ısıya dönüştürülür. 11 mar. 162016-03-11 13:10:07

  0

Evet, kabul etti, ancak bu elektrik enerjisinin suya transferindeki verimlilik, bunların kayıp olduğu yerdir.Bu, ısıtıcıya giden tellerde ısı kaybolacak ve direnç sıcaklığı arttıkça direnci de artacaktır. 11 mar. 162016-03-11 15:14:29

+2

1: Elektrik enerjisi suya aktarılmaz, sadece dirençteki ısıdır.2: Direnişi arttırmak verimliliği değiştirmez.Sabit bir voltaj kaynağı için, rezistöre daha az güç olacaktır.Bununla birlikte, tüm bu güç hala% 100 verimle ısıya dönüştürülür. 11 mar. 162016-03-11 15:19:07

  0

Verimlilik, ölçtüğünüz yere bağlıdır.Girişteki enerjiyi ısıtma elemanlarına ölçerseniz, muhtemelen% 100 veya buna çok yakındır.Prizi ölçüyorsanız ve ısıtıcıyı 4 veya 5 uzatma kablosu ile çalıştırıyorsanız, daha az olacaktır. 11 mar. 162016-03-11 15:56:15

  0

Enerji suya aktarılır, elektrik enerjisi rezistördeki ısıya dönüştürülür ve bu ısının bir kısmı suya aktarılır, bir miktar ısı teller boyunca da gerçekleştirilir.bu teller kısa ve kalındır, bu nedenle herhangi bir kayıp küçük olmalıdır. 11 mar. 162016-03-11 17:17:40

  0

OP, bu ısıtmanın ne tür bir kapta olacağını söylemez, ancak ısı kaybı (ve buna bağlı olarak sistem verim kaybı) konusundaki endişem, dış kaptan atmosfere olan ısı kaybından kaynaklanacağını söyledi. 11 mar. 162016-03-11 17:54:51

  0

Tekne, gerekirse yalıtabileceğim plastik bir su borusudur, ancak verimlilik gerçekten testin amacı değildir.Sadece yönetilebilir bir akış hızında mütevazı miktarda elektrik gücü ile su sıcaklığında 30 derecelik bir artışa ihtiyacım var. 11 mar. 162016-03-11 22:10:36

9

Sadece hacimsel akış hızını yoğunluğuyla çarparak kütle akış hızına dönüştürmeniz yeterlidir.Bu su için kolaydır:

$10 \\mathrm{l/saat}\cdot 1 \\mathrm{kg/l}= 10 \\mathrm{kg/saat}= 10^4 \mathrm{g/saat}= \frac{10^4 }{3600}\\mathrm{g/sn}= 2.78 \\mathrm{g/sn}$

Artık, gerekli gücü elde etmek için belirli ısı ve sıcaklık artışıyla çarpabilirsiniz.


4

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

$P$ , Watt cinsinden gereken güç ise ( $Joules/sn$ )

$dot m$ kütle akış hızıdır ( $kg/sn$ ) (Verilen hacimsel debiyi kütle debisine dönüştürmeniz gerekir $dot m kullanarak = Flow_{Vol}\cdot \rho$ ( $rho$ akışkanın yoğunluğu

$C_p$ sıvının özgül ısısıdır ( $frac{Joules}{kilogram \cdot K}$ )

ve $Delta T$ , K $ 'daki sıcaklık farkıdır

Bu size akarken suyu ısıtmak için gereken gücü verecektir.Elbette, enerji miktarı suyun ne kadar aktığına bağlı olacaktır.


3
  • Saatte 10 litre
  • Saatte 10 kg
  • Saatte 10.000 g
  • Dakikada 166,66 g
  • Saniyede 2,77 g

Her saniye, 2.77 g su sıcaklığını 30 ° C arttırmanız gerekir.

  • 2.77 g su
  • 4.18 J/g spesifik ısı
  • 1 derece için her saniye 11.6 J
  • 30 saniye boyunca her saniye 348 J

% 80 verimli olduğunu varsayarak.

  • 348 J /% 80 = 435 J

435 J/s'ye ihtiyacınız var.

Saniyedeki joule birvat

  • 435 W
+4

Gereken 30C sıcaklık artışını unuttun. 11 mar. 162016-03-11 15:31:40

+1

Tamam, yani 14.51 W, 1 derece C yükseltmek için gereken güç mü?30 derecelik bir C yükselişi elde etmek için 435.3 Watt'a ihtiyacım var?Bu daha mantıklı geliyor. 11 mar. 162016-03-11 17:13:38

  0

Aslında, 350W gibi.Olin’in dediği gibi, ısının% 20’sini çevreye kaybetmek oldukça olağandışı bir durum olacaktır. 11 mar. 162016-03-11 17:17:58

  0

Tamam, yani% 5, 366 Watt değerinde kayıplar varsayarsak.Testimde 144 watt (DC 12v @ 12A) kullandım ve 20 derecelik bir artış elde ettim, bu gerekli gücün biraz altında görünüyor?Zararları görmezden gelmek, 20 derecelik bir yükseliş için 11.6 * 20 = 232 Watt gerekir.Sadece 12.4 derecelik bir artış görmeliydim ... 11 mar. 162016-03-11 17:27:54

  0

Muhtemelen sadece doğru bir debimetreye sahip olmadığım için ölçüm hatalarını birleştirdiğim için, bu nedenle bir düşüş, daha az güç için bana daha fazla sıcak su verir. akım ve gerilim, ancak akış ölçümü tam 100ml su alabilmesi için ne kadar sürdü ... 11 mar. 162016-03-11 17:32:09

  0

@DaveTweed Whoa, bunun için teşekkürler.Sabit. 12 mar. 162016-03-12 00:20:28

  0

Daha doğru bir akış hızı ile tekrar test edildi (daha sabit) ve sonuç matematiğe tam olarak uyar. 14 mar. 162016-03-14 09:28:31