Системи повітряного опалення. Нагрівання атмосфери Залежить нагрівання повітря
аеродинамічний нагрів нагрів тіл, що рухаються з великою швидкістю в повітрі або іншому газі. А. н. - результат того, що налітають на тіло молекули повітря гальмуються поблизу тіла. Якщо політ відбувається з надзвуковою швидкістю культур, гальмування відбувається перш за все в ударній хвилі (Див. Ударна хвиля) ,
виникає перед тілом. Подальше гальмування молекул повітря відбувається безпосередньо у самій поверхні тіла, в
прикордонному шарі (Див. Прикордонний шар). При гальмуванні молекул повітря їх теплова енергія зростає, т. Е. Температура газу поблизу поверхні тіла, що рухається підвищується максимальна температура, до якої може нагрітися газ в околиці рухомого тіла, близька до т. Зв. температурі гальмування: T 0 = Т н + v 2 / 2c p,
де Т н - температура повітря, що набігає, v - швидкість польоту тіла, c p - питома теплоємність газу при постійному тиску. Так, наприклад, при польоті надзвукового літака з потрійною швидкістю звуку (близько 1 км / сек) Температура гальмування становить близько 400 ° C, а при вході космічного апарату в атмосферу Землі з 1-й космічною швидкістю (8,1 км / сек) Температура гальмування досягає 8000 ° С. Якщо в першому випадку при досить тривалому польоті температура обшивки літака досягне значень, близьких до температури гальмування, то в другому випадку поверхню космічного апарату неминуче почне руйнуватися через нездатність матеріалів витримувати такі високі температури. З областей газу з підвищеною температурою тепло передається рухається тілу, відбувається А. н. Існують дві форми А. н. - конвективна і радіаційна. Конвективний нагрів - наслідок передачі тепла із зовнішнього, «гарячої» частини прикордонного шару до поверхні тіла. Кількісно конвективний тепловий потік визначають зі співвідношення q k \u003d а(Т е-Т w), де T e - рівноважна температура (гранична температура, до якої могла б нагрітися поверхня тіла, якби не було відведення енергії), T w - реальна температура поверхні, a - коефіцієнт конвективного теплообміну, що залежить від швидкості і висоти польоту, форми і розмірів тіла, а також від інших факторів. Рівноважна температура близька до температури гальмування. Вид залежності коефіцієнта а від перерахованих параметрів визначається режимом течії в пограничному шарі (ламінарний або турбулентний). У разі турбулентного течії конвективний нагрів стає інтенсивніше. Це пов'язано з тією обставиною, що, крім молекулярної теплопровідності, істотну роль в перенесенні енергії починають грати турбулентні пульсації швидкості в прикордонному шарі. З підвищенням швидкості польоту температура повітря за ударною хвилею і в пограничному шарі зростає, в результаті чого відбувається Дисоціація і Іонізація
молекул. Утворені при цьому атоми, іони і електрони дифундують в більш холодну область - до поверхні тіла. Там відбувається зворотна реакція (рекомбінація) ,
що йде з виділенням тепла. Це дає додатковий внесок в конвективний А. н. При досягненні швидкості польоту близько 5000 м / сек температура за ударною хвилею досягає значень, при яких газ починає випромінювати. Внаслідок променевого переносу енергії з областей з підвищеною температурою до поверхні тіла відбувається радіаційний нагрів. При цьому найбільшу роль відіграє випромінювання у видимій і ультрафіолетовій областях спектру. При польоті в атмосфері Землі зі швидкостями нижче першої космічної (8,1 км / сек) Радіаційний нагрів малий у порівнянні з конвективним. При другої космічної швидкості (11,2 км / сек)
їх значення стають близькими, а при швидкостях польоту 13-15 км / сек і вище, відповідних поверненню на Землю після польотів до інших планет, основний внесок вносить вже радіаційний нагрів.
Особливо важливу роль А. н. відіграє при поверненні в атмосферу Землі космічних апаратів (наприклад, «Схід», «Схід», «Союз»). Для боротьби з А. н. космічні апарати оснащуються спеціальними системами теплозахисту (Див. Теплозахист). Літ .: Основи теплопередачі в авіаційній і ракетній техніці, М., 1960; Дорренс У. Х., Гіперзвукові течії в'язкого газу, пров. з англ., М., 1966; Зельдович Я. Б., Райзер Ю. П., Фізика ударних хвиль і високотемпературних гідродинамічних явищ, 2 вид., М., 1966. Н. А. Анфимов.
Велика Радянська Енциклопедія. - М .: Радянська енциклопедія. 1969-1978 .
Дивитися що таке "Аеродинамічний нагрів" в інших словниках:
Нагрівання тіл, що рухаються з великою швидкістю в повітрі або ін. Газі. А. н. результат того, що налітають на тіло молекули повітря гальмуються поблизу тіла. Якщо політ відбувається зі сверхзвук. швидкістю, гальмування відбувається перш за все в ударній ... ... фізична енциклопедія
Нагрівання тіла, що рухається з великою швидкістю в повітрі (газі). Помітний аеродинамічний нагрів спостерігається при русі тіла з надзвуковою швидкістю (наприклад, при русі головних частин міжконтинентальних балістичних ракет) EdwART. ... ... Морський словник
аеродинамічний нагрів - Нагрівання обтічної газом поверхні тіла, що рухається в газоподібному середовищі з великою швидкістю при наявності конвективного, а при гіперзвукових швидкостях і радіаційного теплообміну з газовим середовищем в прикордонному або ударному шарі. [ГОСТ 26883 ... ... Довідник технічного перекладача
Підвищення температури тіла, що рухається з великою швидкістю в повітрі або ін. Газі. Аеродинамічний нагрів результат гальмування молекул газу поблизу поверхні тіла. Так, при вході космічного апарату в атмосферу Землі зі швидкістю 7,9 км / с ... ... енциклопедичний словник
аеродинамічний нагрів - aerodinaminis įšilimas statusas T sritis Energetika apibrėžtis Kūnų, judančių dujose (ore) dideliu greičiu, paviršiaus įšilimas. atitikmenys: angl. aerodynamical heating vok. aerodynamische Aufheizung, f rus. аеродинамічний нагрів, m pranc. ... ... Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas - підвищення темп ри тіла, що рухається з великою швидкістю в повітрі або ін. Газі. А. і. результат гальмування молекул газу поблизу поверхні тіла. Так, при вході космічних. апарату в атмосферу Землі зі швидкістю 7,9 км / с темп pa повітря біля поверхні ... Природознавство. енциклопедичний словник
Аеродинамічний нагрів конструкції ракети - Нагрівання поверхні ракети під час її руху в щільних шарах атмосфери з великою швидкістю. О.М. - результат того, що налітають на ракету молекули повітря гальмуються поблизу її корпусу. При цьому відбувається перехід кінетичної енергії ... ... Енциклопедія РВСН
Concorde Concorde в аеропор ... Вікіпедія
Згадайте
- За допомогою якого приладу вимірюють температуру повітря? Які види обертання Землі вам відомі? Чому на Землі відбувається зміна дня і ночі?
Як нагрівається земна поверхня і атмосфера. Сонце випромінює величезна кількість енергії. Однак атмосфера пропускає до земної поверхні тільки половину сонячного проміння. Частина їх відбивається, частина поглинається хмарами, газами і частинками пилу (рис. 83).
Рис. 83. Витрата сонячної енергії, що надходить на Землю
Пропускаючи сонячні промені, атмосфера від них майже не нагрівається. Нагрівається ж земна поверхня, і сама стає джерелом тепла. Саме від неї нагрівається атмосферне повітря. Тому у земної поверхні повітря тропосфери тепліше, ніж на висоті. При підйомі вгору па кожен кілометр температура повітря знижується на 6 "С. Високо в горах через низьку температури накопичився сніг не тане навіть влітку. Температура в тропосфері змінюється не тільки з висотою, а й протягом певних проміжків часу: доби, року.
Відмінності в нагріванні повітря протягом доби і року. Днем сонячні промені освітлюють земну поверхню і прогрівають її, від неї нагрівається і повітря. Вночі надходження сонячної енергії припиняється, і поверхня разом з повітрям поступово остигає.
Сонце найвище стоїть над горизонтом опівдні. В цей час надходить найбільше сонячної енергії. Однак найвища температура спостерігається через 2-3 години після полудня, так як на передачу тепла від поверхні Землі до тропосфері потрібен час. Найнижча температура буває перед сходом сонця.
Температура повітря змінюється і по сезонах року. Ви вже знаєте, що Земля рухається навколо Сонця по орбіті і земна вісь постійно нахилена до площини орбіти. Через це протягом року на одній і тій же території сонячні промені падають на поверхню по-різному.
Коли кут падіння променів більш стрімкий, поверхня отримує більше сонячної енергії, температура повітря підвищується і наступає літо (рис. 84).
Рис. 84. Падіння сонячних променів на земну поверхню в Опівдні 22 червня і 22 грудня
Коли сонячні промені нахилені сильніше, поверхня нагрівається слабо. Температура повітря в цей час знижується, і настає зима. Найтепліший місяць в Північній півкулі - липень, а самий холодний - січень. У Південній півкулі - навпаки: найхолодніший місяць року - липень, а самий теплий - січень.
За малюнком визначте, як відрізняється кут падіння сонячних променів 22 червня і 22 грудня на паралелях 23,5 ° с. ш. і ю. ш .; на паралелях 66,5 ° с. ш. і ю. ш.
Подумайте, чому самі теплі і холодні місяці - НЕ червень і грудень, коли сонячні промені мають найбільший і найменший кути падіння на земну поверхню.
Рис. 85. Середні річні температури повітря Землі
Показники змін температури. Щоб виявити загальні закономірності зміни температури, використовують показник середніх температур: середніх добових, середніх місячних, середніх річних (рис. 85). Наприклад, для обчислення середньої добової температури протягом доби кілька разів вимірюють температуру, підсумовують ці показники і отриману суму ділять на кількість вимірювань.
Визначте:
- середню добову температуру за показниками чотирьох вимірів за добу: -8 ° С, -4 ° С, + 3 ° С, + 1 ° С;
- середню річну температуру Москви, використовуючи дані таблиці.
Таблиця 4
Визначаючи зміна температури, зазвичай відзначають її найвищі і найнижчі показники.
Різниця між найвищими і найнижчими показниками називається амплітудою температур.
Амплітуду можна визначати для доби (добова амплітуда), місяця, року. Наприклад, якщо максимальна температура за добу дорівнює + 20 ° С, а найменша - + 8 ° С, то добова амплітуда складе 12 ° С (рис. 86).
Рис. 86. Добова амплітуда температур
Визначте, на скільки градусів річна амплітуда в Красноярську більше, ніж в Санкт-Петербурзі, якщо середня температура липня в Красноярську + 19 ° С, а січня--17 ° С; в Санкт-Петербурзі + 18 ° С і -8 ° С відповідно.
На картах розподіл середніх температур відображають за допомогою ізотерм.
Ізотерми - це лінії, що з'єднують точки з однаковою середньою температурою повітря за певний проміжок часу.
Зазвичай показують ізотерми найтеплішого і найхолоднішого місяців року, т. Е. Липня і січня.
Запитання і завдання
- Як відбувається нагрівання повітря атмосфери?
- Як змінюється температура повітря протягом доби?
- Від чого залежить різниця в нагріванні поверхні Землі протягом року?
- прилади, що застосовуються для нагрівання повітря в припливних системах вентиляції, системах кондиціонування повітря, повітряного опалення, а також в сушильних установках.
По виду теплоносія калорифери можуть бути вогневими, водяними, паровими і електричними .
Найбільшого поширення в даний час мають водяні і парові калорифери, які поділяють на гладкотрубние і дит-Рісто; останні, в свою чергу, поділяють на пластинчасті і спірально-навивні.
Розрізняють одноходові і багатоходові калорифери. У одноходових теплоносій рухається по трубках в одному напрямку, а в багатоходових кілька разів змінює напрямок руху внаслідок на-відмінності в колекторних кришках перегородок (рис. XII.1).
Калорифери виконують двох моделей: середньої (С) і великий (Б).
Витрата тепла для нагрівання повітря визначається за формулами:
 |
де Q "- витрата тепла для нагрівання повітря, кДж / год (ккал / ч); Q- то ж, Вт; 0,278 - коефіцієнт переведення кДж / ч в Вт; G- масове кількість нагрівається-мого повітря, кг / год, що дорівнює Lp [тут L- об'ємна кількість повітря, що нагрівається, м 3 / год; р - щільність повітря (при температурі t K),кг / м 3]; з- питома теплоємність повітря, що дорівнює 1 кДж / (кг-К); t к - температура повітря після калорифера, ° С; t н- температура повітря до калорифера, ° С.
Для калориферів першого ступеня підігріву температура tн дорівнює температурі зовнішнього повітря.
Температура зовнішнього повітря приймається рівною розрахункової вентиляційної (параметри клімату категорії А) при проектуванні загальнообмінної вентиляції, призначеної для боротьби з ізбиті-ками вологи, тепла і газами, ГДК яких більше 100 мг / м3. При проектуванні загальнообмінної вентиляції, призначеної для боротьби з газами, ГДК яких менше 100 мг / м3, а також при проектуванні припливної вентиляції для компенсації повітря, що видаляється через місцеві відсмоктувачі, технологічні витяжки або системи пневматичного транспорту, температура зовнішнього повітря приймається рівною розрахункової зовнішньої температурі tн для проектування опалення (параметри клімату категорії Б).
У приміщення без теплонадлишків слід подавати припливне повітря з температурою, що дорівнює температурі внутрішнього повітря tВ для даного приміщення. При наявності надлишків тепла припливне повітря подають зі зниженою температурою (на 5-8 ° С). Припливне повітря з температурою нижче 10 ° С не рекомендується подавати в приміщення навіть при наявності значних тепловиділень через можливість виникнення простудних захворювань. Виняток становлять випадки застосування спеціальних анемостатів.
Необхідна площа поверхні нагрівання калориферів Fк м2, визначається за формулою:
де Q- витрата тепла для нагрівання повітря, Вт (ккал / ч); До- коефіцієнт теплопередачі калорифера, Вт / (м 2 -К) [ккал / (ч-м 2 - ° С)]; t ср.Т. - середня температура теплоносія, 0 С; t ср.в. - середня температура повітря, що нагрівається, що проходить через калорифер, ° С, рівна (T н + t к) / 2.
Якщо теплоносієм служить пар, то середня температура теплоносія tср.Т. дорівнює температурі насичення при відповідному тиску пара.
Для води температура tср.Т. визначається як середнє арифметичне температури гарячої та зворотної води:
Коефіцієнт запасу 1,1-1,2 враховує втрати тепла на охолодження повітря в повітроводах.
Коефіцієнт теплопередачі калориферів До залежить від виду теплоносія, масової швидкості руху повітря vp через калорифер, геометричних розмірів і конструктивних особливостей калориферів, швидкості руху води по трубах калорифера.
Під масовою швидкістю розуміють масу повітря, кг, що проходить за 1 с через 1 м2 живого перетину калорифера. Масова швидкість vp, кг / (см2), визначається за формулою
За площею живого перерізу Fж і поверхні нагріву FК підбирають модель, марку та кількість калориферів. Після вибору калориферів уточнюють за дійсною площі живого перетину калорифера Fд даної моделі масову швидкість руху повітря:
де А, А 1, n, n 1 і т- коефіцієнти і показники ступенів, що залежать від конструкції калорифера
Швидкість руху води в трубках калорифера ω, м / с, визначається за формулою:
де Q "- витрата тепла для нагрівання повітря, кДж / год (ккал / ч); рв - щільність води, що дорівнює 1000 кг / м3, св - питома теплоємність води, рівна 4,19 кДж / (кг-К); fTP - площа живого перетину для проходу теплоносія, м2, tг - температура гарячої води в прямому трубопроводі, ° С; t 0 - температура зворотної води, 0С.
На тепловіддачу калориферів впливає схема обв'язки їх трубопроводами. При паралельній схемі приєднання трубопроводів через окремий калорифер проходить тільки частина теплоносія, а при послідовній схемі через кожен калорифер проходить весь витрата теплоносія.
Опір калориферів проходу повітря р, Па, виражається наступною формулою:
де В і z - коефіцієнт і показник ступеня, які залежать від конструкції калорифера.
Опір послідовно розташованих калориферів одно:
де т - число послідовно розташованих калориферів. Розрахунок закінчується перевіркою теплопроизводительности (тепловіддачі) калориферів за формулою
де QK - тепловіддача калориферів, Вт (ккал / ч); QK - то ж, кДж / год, 3,6 - коефіцієнт переведення Вт в кДж / год FK - площа поверхні нагрівання калориферів, м2, прийнята в результаті розрахунку калориферів даного типу; К - коефіцієнт теплопередачі калориферів, Вт / (м2-К) [ккал / (ч-м2- ° С)]; tср.в - середня температура повітря, що нагрівається, що проходить через калорифер, ° С; tср. Т - середня температура теплоносія, ° С.
При підборі калориферів запас на розрахункову площу поверхонь-сті нагрівання приймається в межах 15 - 20%, на опір про- ходу повітря - 10% і на опір руху води - 20%.
Людству відомо небагато видів енергії - механічна енергія (кінетична і потенційна), внутрішня енергія (теплова), енергія полів (гравітаційна, електромагнітна і ядерна), хімічна. Окремо варто виділити енергію вибуху, ...
Енергію вакууму і ще існуючу тільки в теорії - темну енергію. У цій статті, першої в рубриці «Теплотехніка», я спробую на простому і доступною мовою, використовуючи практичний приклад, розповісти про найважливішому вигляді енергії в житті людей - про теплової енергії і про ті болі її в часі теплової потужності.
Кілька слів для розуміння місця теплотехніки, як розділу науки про отримання, передачі та застосуванні теплової енергії. Сучасна теплотехніка виділилася із загальної термодинаміки, яка в свою чергу є одним з розділів фізики. Термодинаміка - це дослівно «теплий» плюс «силовий». Таким чином, термодинаміка - це наука про «зміну температури» системи.
Вплив на систему ззовні, при якому змінюється її внутрішня енергія, може бути результатом теплообміну. Теплова енергія, Яка купується або втрачається системою в результаті такої взаємодії з навколишнім середовищем, називається кількістю теплоти і вимірюється в системі СІ в Джоулях.
Якщо ви не інженер-теплотехнік, і щодня не займаєтеся теплотехнічними питаннями, то вам, зіткнувшись з ними, іноді без досвіду буває дуже важко швидко в них розібратися. Важко без наявності досвіду уявити навіть розмірність шуканих значень кількості теплоти і теплової потужності. Скільки джоулів енергії необхідно щоб нагріти 1000 м кубічних повітря від температури -37˚С до + 18˚С? .. Яка потрібна потужність джерела тепла, щоб зробити це за 1 годину? .. На ці не найскладніші питання здатні сьогодні відповісти «відразу »далеко не всі інженери. Іноді фахівці навіть пам'ятають формули, але застосувати їх на практиці можуть лише одиниці!
Прочитавши до кінця цю статтю, ви зможете легко вирішувати реальні виробничі і побутові завдання, пов'язані з нагріванням і охолодженням різних матеріалів. Розуміння фізичної суті процесів теплопередачі і знання простих основних формул - це головні блоки в фундаменті знань з теплотехніки!
Кількість теплоти при різних фізичних процесах.
Більшість відомих речовин можуть при різних температурі і тиску перебувати в твердому, рідкому, газоподібному або плазмовому станах. перехід з одного агрегатного стану в інше відбувається при постійній температурі (За умови, що не змінюються тиск і інші параметри навколишнього середовища) і супроводжується поглинанням або виділенням теплової енергії. Не дивлячись на те, що у Всесвіті 99% речовини знаходиться в стані плазми, ми в цій статті не будемо розглядати цей агрегатний стан.
Розглянемо графік, представлений на малюнку. На ньому зображена залежність температури речовини Т від кількості теплоти Q , Підведеної до якоїсь закритій системі, що містить певну масу якогось конкретного речовини.
1. Тверде тіло, що має температуру T1 , Нагріваємо до температури tпл , Витрачаючи на цей процес кількість теплоти рівне Q1 .
2. Далі починається процес плавлення, який відбувається при постійній температурі Тпл (Температури плавлення). Для розплавлення всієї маси твердого тіла необхідно затратити теплової енергії в кількості Q2 - Q1 .
3. Далі рідина, отримана в результаті плавлення твердого тіла, нагріваємо до температури кипіння (газоутворення) Ткп , Витрачаючи на це кількість теплоти рівне Q3-Q2 .
4. Тепер при незмінній температурі кипіння Ткп рідина кипить і випаровується, перетворюючись в газ. Для переходу всієї маси рідини в газ необхідно затратити теплову енергію в кількості Q4-Q3.
5. На останньому етапі відбувається нагрів газу від температури Ткп до деякої температури Т2 . При цьому витрати кількості теплоти складуть Q5-Q4 . (Якщо нагріємо газ до температури іонізації, то газ перетвориться в плазму.)
Таким чином, нагріваючи вихідне тверде тіло від температури Т1 до температури Т2 ми витратили теплову енергію в кількості Q5 , Переводячи речовину через три агрегатних стани.
Рухаючись у зворотному напрямку, ми відведемо від речовини ту ж кількість тепла Q5, Пройшовши етапи конденсації, кристалізації і охолодження від температури Т2 до температури Т1 . Зрозуміло, ми розглядаємо замкнуту систему без втрат енергії в зовнішнє середовище.
Зауважимо, що можливий перехід з твердого стану в газоподібний стан, минаючи рідку фазу. Такий процес називається сублімацією, а зворотний йому процес - десублімації.
Отже, усвідомили, що процеси переходів між агрегатними станами речовини характеризуються споживанням енергії при незмінній температурі. При нагріванні речовини, що знаходиться в одному незмінному агрегатному стані, підвищується температура і також витрачається теплова енергія.
Головні формули теплопередачі.
Формули дуже прості.
кількість теплоти Q в Дж розраховується за формулами:
1. З боку споживання тепла, тобто з боку навантаження:
1.1. При нагріванні (охолодженні):
Q = m * c * (Т2 -Т1)
m – маса речовини в кг
с -питома теплоємність речовини в Дж / (кг * К)
1.2. При плавленні (замерзанні):
Q = m * λ
λ – теплота плавлення і кристалізації речовини в Дж / кг
1.3. При кипінні, випаровуванні (конденсації):
Q = m * r
r – питома теплота газоутворення і конденсації речовини в Дж / кг
2. З боку виробництва тепла, тобто з боку джерела:
2.1. При згорянні палива:
Q = m * q
q – питома теплота згоряння палива в Дж / кг
2.2. При перетворенні електроенергії в теплову енергію (закон Джоуля - Ленца):
Q \u003d t * I * U \u003d t * R * I ^ 2 \u003d (t / R)* U ^ 2
t – час в с
I – діюче значення струму в А
U – діюче значення напруги в В
R – опір навантаження в Ом
Робимо висновок - кількість теплоти прямо пропорційно масі речовини при всіх фазових перетвореннях і при нагріванні додатково прямо пропорційно різниці температур. Коефіцієнти пропорційності ( c , λ , r , q ) для кожної речовини мають свої значення і визначені дослідним шляхом (беруться з довідників).
Теплова потужність N в Вт - це кількість теплоти передане системі за певний час:
N \u003d Q / t
Чим швидше ми хочемо нагріти тіло до певної температури, тим більшої потужності повинен бути джерело теплової енергії - все логічно.
Розрахунок в Excel прикладної задачі.
У житті буває часто необхідно зробити швидкий оціночний розрахунок, щоб зрозуміти - чи має сенс продовжувати вивчення теми, роблячи проект і розгорнуті точні трудомісткі розрахунки. Зробивши за кілька хвилин розрахунок навіть з точністю ± 30%, можна прийняти важливе управлінське рішення, яке буде в 100 разів дешевшим і в 1000 разів більш оперативним і в підсумку в 100000 разів ефективнішим, ніж виконання точного розрахунку протягом тижня, а то і місяці, групою дорогих фахівців ...
Умови завдання:
У приміщення цеху підготовки металопрокату розмірами 24м х 15м х 7м завозимо зі складу на вулиці металопрокат в кількості 3т. На металопрокат є лід загальною масою 20кг. На вулиці -37˚С. Яка кількість теплоти необхідно, щоб нагріти метал до +18 ˚; нагріти лід, розтопити його і нагріти воду до +18 ˚; нагріти весь обсяг повітря в приміщенні, якщо припустити, що до цього опалення було повністю відключено? Яку потужність повинна мати система опалення, якщо все вищесказане необхідно виконати за 1год? (Дуже жорсткі і майже не реальні умови - особливо що стосуються повітря!)
Розрахунок виконаємо в програміMS Excel або в програміOOo Calc.
З колірним форматуванням осередків і шрифтів ознайомтеся на сторінці «».
Початкові дані:
1. Назви речовин пишемо:
в клітинку D3: сталь
в клітинку E3: лід
в комірку F3: Лід / вода
в клітинку G3: вода
в клітинку G3: повітря
2. Назви процесів заносимо:
в осередку D4, E4, G4, G4: нагрів
в осередок F4: танення
3. Питому теплоємність речовин c в Дж / (кг * К) пишемо для стали, льоду, води і повітря відповідно
в клітинку D5: 460
в осередок E5: 2110
до комірки G5: 4190
в осередок H5: 1005
4. Питому теплоту плавлення льоду λ в Дж / кг вписуємо
в комірку F6: 330000
5. масу речовин m в кг вписуємо відповідно для сталі і льоду
в клітинку D7: 3000
в осередок E7: 20
Так як при перетворенні льоду в воду маса не змінюється, то
в осередках F7 і G7: \u003d E7 =20
Масу повітря знаходимо твором обсягу приміщення на питому вагу
в осередку H7: \u003d 24 * 15 * 7 * 1,23 =3100
6. час процесів t в хв пишемо тільки один раз для стали
в осередок D8: 60
Значення часу для нагріву льоду, його плавлення і нагрівання отриманої води розраховуються з умови, що всі ці три процеси повинні вкластися в сумі за такий же час, яке відведено на нагрів металу. Прочитуємо відповідно
в осередку E8: \u003d E12 / (($ E $ 12 + $ F $ 12 + $ G $ 12) / D8) =9,7
в осередку F8: \u003d F12 / (($ E $ 12 + $ F $ 12 + $ G $ 12) / D8) =41,0
в осередку G8: \u003d G12 / (($ E $ 12 + $ F $ 12 + $ G $ 12) / D8) =9,4
Повітря також повинен прогрітися за цей же самий відведений час, читаємо
в осередку H8: \u003d D8 =60,0
7. Початкову температуру всіх речовин T1 в ˚C заносимо
в клітинку D9: -37
в клітинку E9: -37
в осередок F9: 0
в осередок G9: 0
в осередок H9: -37
8. Кінцеву температуру всіх речовин T2 в ˚C заносимо
в клітинку D10: 18
в осередок E10: 0
в осередок F10: 0
в осередок G10: 18
в осередок H10: 18
Думаю, питань по п.7 та п.8 бути неповинно.
Результати розрахунків:
9. кількість теплоти Q в кДж, необхідне для кожного з процесів розраховуємо
для нагріву стали в осередку D12: \u003d D7 * D5 * (D10-D9) / 1000 =75900
для нагріву льоду в осередку E12: \u003d E7 * E5 * (E10-E9) / 1000 = 1561
для плавлення льоду в осередку F12: \u003d F7 * F6 / 1000 = 6600
для нагріву води в осередку G12: \u003d G7 * G5 * (G10-G9) / 1000 = 1508
для нагріву повітря в осередку H12: \u003d H7 * H5 * (H10-H9) / 1000 = 171330
Загальна кількість необхідної для всіх процесів теплової енергії зчитуємо
в об'єднаній клітинці D13E13F13G13H13: \u003d СУММ (D12: H12) = 256900
В осередках D14, E14, F14, G14, H14, і об'єднаної осередку D15E15F15G15H15 кількість теплоти приведено в дугою одиниці виміру - в ГКал (в Гкал).
10. Теплова потужність N в КВт, необхідна для кожного з процесів розраховується
для нагріву стали в осередку D16: \u003d D12 / (D8 * 60) =21,083
для нагріву льоду в осередку E16: \u003d E12 / (E8 * 60) = 2,686
для плавлення льоду в осередку F16: \u003d F12 / (F8 * 60) = 2,686
для нагріву води в осередку G16: \u003d G12 / (G8 * 60) = 2,686
для нагріву повітря в осередку H16: \u003d H12 / (H8 * 60) = 47,592
Сумарна теплова потужність необхідна для виконання всіх процесів за час t розраховується
в об'єднаній клітинці D17E17F17G17H17: \u003d D13 / (D8 * 60) = 71,361
В осередках D18, E18, F18, G18, H18, і об'єднаної осередку D19E19F19G19H19 теплова потужність приведена в дугою одиниці виміру - в Гкал / год.
На цьому розрахунок в Excel завершено.
висновки:
Зверніть увагу, що для нагрівання повітря необхідно більш ніж в два рази більше затратити енергії, ніж для нагріву такої ж маси стали.
При нагріванні води витрати енергії в два рази більше, ніж при нагріванні льоду. Процес плавлення багаторазово більше споживає енергії, ніж процес нагріву (при невеликій різниці температур).
Нагрівання води в десять разів витрачає більше теплової енергії, ніж нагрів стали і в чотири рази більше, ніж нагрівання повітря.
для отримання інформації про вихід нових статей і для скачування робочих файлів програм прошу вас підписатися на анонси у вікні, розташованому в кінці статті або у вікні вгорі сторінки.
Після введення адреси своєї електронної пошти і натискання на кнопку «Отримувати анонси статей» НЕ ЗАБУДЬТЕ ПІДТВЕРДИТИ ПІДПИСКУ кліком по посиланню в листі, який тут же прийде до вас на зазначену пошту (іноді - в папку « спам » )!
Ми згадали поняття «кількість теплоти» та «теплова потужність», розглянули фундаментальні формули теплопередачі, розібрали практичний приклад. Сподіваюся, що моя мова була проста, зрозуміла і цікавий.
Чекаю питання і коментарі на статтю!
прошу Шановні працю автора завантажити файл ПІСЛЯ ПІДПИСКИ на анонси статей.
