Năng lượng cần thiết để tăng nhiệt độ của nước chảy qua lò sưởi


7

Tôi đang cố gắng tìm ra bao nhiêu năng lượng (lý tưởng là sưởi ấm bằng điện) Tôi cần đặt vào lò sưởi để tăng nhiệt độ của nước từ 10 độ C lên 40 độ C, nếu nước chảy ở mức 10 lít mỗi giờ.

Giả sử rằng lò sưởi hiệu quả 80%.

Tôi biết rằng nhiệt dung riêng của nước đi vào mức này ở 4,18 J/g độ C nhưng làm thế nào để tôi làm việc trong tốc độ dòng chảy?

+4

Máy sưởi điện về cơ bản là hiệu quả 100%.Một phần nhiệt của toàn bộ hệ thống có thể bị mất cho môi trường, nhưng tất cả năng lượng điện đi vào một điện trở sẽ được chuyển thành nhiệt. 11 mar. 162016-03-11 13:10:07

  0

Có đồng ý, nhưng hiệu quả trong việc chuyển năng lượng điện đó vào nước là những tổn thất.Nhiệt này sẽ bị mất trong các dây dẫn đến lò sưởi và khi nhiệt độ của điện trở tăng lên, điện trở của nó cũng tăng theo. 11 mar. 162016-03-11 15:14:29

+2

1: Năng lượng điện không được truyền vào nước, chỉ có nhiệt từ điện trở.2: Tăng sức đề kháng không làm thay đổi hiệu quả.Đối với một nguồn điện áp cố định, sẽ có ít năng lượng hơn vào điện trở.Tuy nhiên, tất cả sức mạnh này vẫn được chuyển đổi thành nhiệt với hiệu suất cơ bản 100%. 11 mar. 162016-03-11 15:19:07

  0

Hiệu quả phụ thuộc vào nơi bạn đo lường.Nếu bạn đo năng lượng ở đầu vào cho các bộ phận làm nóng, nó có thể là 100% hoặc rất gần với nó.Nếu bạn đo tại ổ cắm và cung cấp năng lượng cho lò sưởi thông qua dây kéo dài 4 hoặc 5, nó sẽ ít hơn. 11 mar. 162016-03-11 15:56:15

  0

Năng lượng được truyền vào nước, năng lượng điện được chuyển thành nhiệt trong điện trở và một phần nhiệt này được truyền vào nước, một phần nhiệt cũng được dẫn ra dọc theo dây dẫn.các dây này ngắn và dày nên bất kỳ tổn thất nào cũng phải nhỏ. 11 mar. 162016-03-11 17:17:40

  0

OP không cho biết việc đốt nóng này sẽ diễn ra ở loại tàu nào, nhưng mối lo ngại của tôi về mất nhiệt (và mất hiệu quả hệ thống tương ứng) sẽ là do sự mất nhiệt qua tàu bên ngoài vào khí quyển. 11 mar. 162016-03-11 17:54:51

  0

Tàu là ống nước bằng nhựa, tôi có thể cách nhiệt nếu cần thiết, nhưng hiệu quả không thực sự là mục đích của thử nghiệm.Tôi chỉ cần tăng nhiệt độ nước 30 độ với một lượng điện năng khiêm tốn với tốc độ dòng chảy có thể quản lý được. 11 mar. 162016-03-11 22:10:36

9

Bạn chỉ cần chuyển đổi tốc độ dòng thể tích thành tốc độ dòng chảy khối bằng cách nhân với mật độ của nó.Điều này là dễ dàng cho nước:

$10 \\mathrm{l/hr}\cdot 1 \\mathrm{kg/l}= 10 \\mathrm{kg/giờ}= 10^4 \\mathrm{g/hr}= \frac{10^4 }{3600}\\mathrm{g/giây}= 2.78 \\mathrm{g/giây}$

Bây giờ bạn có thể nhân với nhiệt dung riêng và nhiệt độ tăng để có được công suất cần thiết.


4

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

Trong đó $P$ là công suất cần có trong Watts ( $Joules/giây$ )

$dot m$ là tốc độ dòng khối ( $kg/giây$ ) (bạn sẽ phải chuyển đổi luồng thể tích được cung cấp thành tốc độ dòng khối bằng cách sử dụng $dot m = Flow_{Vol}\cdot \rho$ trong đó $rho$ là mật độ của chất lỏng)

$C_p$ là nhiệt dung riêng của chất lỏng ( $frac{Joules}{kilogram \cdot K}$ )

và $Delta T$ là chênh lệch nhiệt độ trong $K$

Điều này sẽ cung cấp cho bạn sức mạnh cần thiết để làm nóng nước khi nó chảy.Lượng năng lượng tất nhiên sẽ phụ thuộc vào thời gian nước chảy.


3
  • 10 lít mỗi giờ
  • 10 kg mỗi giờ
  • 10.000 g mỗi giờ
  • 166,66 g mỗi phút
  • 2,77 g mỗi giây

Mỗi giây, bạn cần tăng nhiệt độ 2,77 g nước lên 30 ° C.

  • 2,77 g nước
  • 4,18 J/g nhiệt dung riêng
  • 11,6 J mỗi giây cho 1 độ
  • 348 J mỗi giây trong 30 độ

Giả sử hiệu quả 80%.

  • 348 J/80% = 435 J

Bạn cần 435 J/s.

Joules mỗi giây là mộtOát

  • 435 W
+4

Bạn quên mất việc tăng nhiệt độ 30C cần thiết. 11 mar. 162016-03-11 15:31:40

+1

OK, vậy 14,51 W là công suất cần thiết để tăng thêm 1 độ C?Để tăng 30 độ C, tôi cần phải có 435,3 Watts?Nghe có vẻ hợp lý hơn. 11 mar. 162016-03-11 17:13:38

  0

Trên thực tế, giống như 350W.Như Olin đã nói, mất 20% nhiệt cho môi trường sẽ là một tình huống cực kỳ bất thường. 11 mar. 162016-03-11 17:17:58

  0

OK, vì vậy, giả sử tổn thất 5%, 366 Watts.Trong thử nghiệm của mình, tôi đã đặt 144 watt (DC 12 v @ 12A) và tăng thêm 20 độ, có vẻ như chỉ còn một nửa công suất yêu cầu?Bỏ qua tổn thất, tăng 20 độ cần 11,6 * 20 = 232 Watts.Tôi chỉ nên thấy tăng 12,4 độ ... 11 mar. 162016-03-11 17:27:54

  0

Có lẽ đó chỉ là lỗi đo lường kết hợp, vì tôi không có đồng hồ đo lưu lượng chính xác, do đó dòng chảy giảm sẽ khiến tôi nước nóng hơn vì ít năng lượng hơn. Tôi tin vào máy đo nhiệt độ, đó là cặp nhiệt điện kỹ thuật số và tôi tin tưởng vào màn hình PSU của dòng điện và điện áp, nhưng đo lưu lượng chỉ mất bao lâu để có được 100ml nước ... 11 mar. 162016-03-11 17:32:09

  0

@DaveTweed Whoa, cảm ơn vì điều đó.Đã sửa. 12 mar. 162016-03-12 00:20:28

  0

Kiểm tra lại với tốc độ dòng chảy chính xác hơn (không đổi hơn) và kết quả khớp chính xác với toán học. 14 mar. 162016-03-14 09:28:31