Меню

Агрегат мощностью 50 квт охлаждается проточной водой



ЕГЭ по физике. Задача 30 (12). Охлаждение проточной водой

Полное условие задачи

Агрегат мощностью 50 кВт охлаждается проточной водой, текущей со скоростью 4 м/с по охватывающей агрегат трубке радиусом 5 мм. Начальная температура воды 10 °С. До какой температуры нагревается вода, если половина тепловой мощности агрегата идет на ее нагревание?

Краткое условие задачи

Решение задачи

КПД охлаждающей трубки равен 0,5, потому что только половина выделяемого агрегатом тепла, идет на нагревание воды, протекающей в трубки. Запишем формулу КПД охлаждающей трубки:

ЕГЭ по физике. Задача 30 (12). Охлаждение проточной водой

Теплоту, которая идет на нагревание воды, можно определить по формуле:

ЕГЭ по физике. Задача 30 (12). Охлаждение проточной водой

Запишем массу протекающей воды через ее плотность и объем:

ЕГЭ по физике. Задача 30 (12). Охлаждение проточной водой

Объем запишем через площадь поперечного сечения трубки и длину столбика воды:

ЕГЭ по физике. Задача 30 (12). Охлаждение проточной водой

Длина столбика воды равна произведению скорости течения на время, за которое некоторое сечение столбика воды проходит эту длину:

ЕГЭ по физике. Задача 30 (12). Охлаждение проточной водой

ЕГЭ по физике. Задача 30 (12). Охлаждение проточной водой

ЕГЭ по физике. Задача 30 (12). Охлаждение проточной водой

ЕГЭ по физике. Задача 30 (12). Охлаждение проточной водой

ЕГЭ по физике. Задача 30 (12). Охлаждение проточной водой

Подставим в выражение для теплоты, нагревающей воду:

ЕГЭ по физике. Задача 30 (12). Охлаждение проточной водой

Теперь запишем полное количество теплоты, выделяемое агрегатом через его тепловую мощность:

ЕГЭ по физике. Задача 30 (12). Охлаждение проточной водой

Подставим теплоты в формулу для КПД:

ЕГЭ по физике. Задача 30 (12). Охлаждение проточной водой

Выразим отсюда конечную температуру:

ЕГЭ по физике. Задача 30 (12). Охлаждение проточной водой

Подставляем данные и находим численный результат:

Источник

Cколько надо мощности для проточного водонагревателя?

Какой мощности нужен проточный водонагреватель? Какая производительность должна быть у проточного водонагревателя?

Проточные водонагреватели, или колонки – это достаточно удобные устройства, обеспечивающие практически мгновенный нагрев воды (в отличие от накопительных водонагревателей – бойлеров). Водонагреватели проточного типа бывают газовыми и электрическими.

Показатель номинальной мощности, измеряемой в киловаттах, свойственен электрическим моделям. Хотя главное потребительское качество – это производительность проточного водонагревателя, измеряемая в литрах в минуту.

Безусловно, существует прямая связь между номинальной мощностью и производительностью: более мощные модели выдают гораздо больше воды. Например, четырехфланцевый агрегат Эван ЭПВН-120 с номинальной мощностью 120 кВт, выдает 50 литров горячей воды в минуту, а мини-проточник Stiebel Eltron DHM на 3 кВт обеспечивает потребителя 2–3,7 л/мин.

Показатель мощности важен, скорее, с точки зрения нагрузки на сеть: высокомощные электроприборы не подходят для использования в условиях городских квартир, особенно старой застройки. «Потолок» – 8 кВт (и то для квартир в домах с электроплитами, в которых внутридомовые сети рассчитаны на более высокую нагрузку).

Читайте также:  Полная комплексная мощность формула

Какой мощности должен быть электроводонагреватель с точки зрения комфорта?

Ответ на данный вопрос зависит от числа потребителей (кранов и смесителей), которые будут одновременно подключены к колонке, а также от целей использования. Например, локальный водонагреватель на кран в кухне может иметь номинальную мощность 1,2 кВт, этого будет достаточно для создания комфортных условий для мытья посуды.

Если же предполагается, что колонка будет греть воду для принятия душа или ванны, потребуется прибор на 7,5–10 кВт. Этот показатель зависит и от температуры воды, поступающей в систему: летом вода в квартире в холодном кране имеет температуру около 20 ºС, поэтому колонка допустимой мощности 8 кВт справится с этой задачей. Зимой базовая температура составляет около 5–7 ºС, поэтому мощности такого прибора уже будет недостаточно.

Если же колонка должна обеспечивать нагрев воды одновременно и для ванной комнаты, и для кухни, эффективнее всего использовать трехфазные водонагреватели от 12 кВт.

Ориентир на производительность гораздо нагляднее. Так, для принятия ванны потребуются модели на 8–10 литров в минуту (в зависимости от модели, это 15–20 кВт мощности), для душа – достаточно будет и значения в пределах 4–8 л/мин. На рынке существуют модели от 7 кВт, способные справиться с этой задачей.

Источник