Формула нагрева воды: Формула расчета времени нагрева воды в водонагревателе. | ТЕПЛОТА

Количество теплоты, удельная теплоемкость

От чего зависит количество теплоты

Внутренняя энергия тела изменяется при совершении работы или теплопередаче. При явлении теплопередачи внутренняя энергия передается теплопроводностью, конвекцией или излучением.

Каждое тело при нагревании или охлаждении (при теплопередаче) получает или теряет какое-то количество энергии. Исходя из этого, принято это количество энергии назвать количеством теплоты.

Итак, количество теплоты — это та энергия, которую отдает или получает тело в процессе теплопередачи.

Какое количество теплоты необходимо для нагревания воды? На простом примере можно понять, что для нагревания разного количества воды потребуется разное количество теплоты. Допустим, возьмем две пробирки с 1 литром воды и с 2-мя литрами воды. В каком случае потребуется большее количество теплоты? Во втором, там, где в пробирке 2 литра воды. Вторая пробирка будет нагреваться дольше, если мы подогреваем их одинаковым источником огня.

Таким образом, количество теплоты зависит от массы тела. Чем больше масса, тем большее количество теплоты требуется для нагрева и, соответственно, на охлаждение тела требуется большее время.

От чего еще зависит количество теплоты? Естественно, от разности температур тел. Но это еще не все. Ведь если мы попытаемся нагреть воду или молоко, то нам потребуется разное количество времени. Т.е получается, что количество теплоты зависит от вещества, из которого состоит тело.

В итоге получается, что количество теплоты, которое нужно для нагревания или количество теплоты, которое выделяется при остывании тела, зависит от его массы, от изменения температуры и от вида вещества, из которого состоит тело.

В чем измеряется количество теплоты

За единицу количества теплоты принято считать 1 Джоуль. До появления единицы измерения энергии ученые считали количество теплоты калориями. Сокращенно эту единицу измерения принято писать — “Дж”

Калория — это количество теплоты, которое необходимо для того, чтобы нагреть 1 грамм воды на 1 градус Цельсия. Сокращенно единицу измерения калории принято писать — “кал”.

1 кал = 4,19 Дж.

Обратите внимание, что в этих единицах энергии принято отмечать пищевую ценность продуктов питания кДж и ккал.

1 ккал = 1000 кал.

1 кДж = 1000 Дж

1 ккал = 4190 Дж = 4,19 кДж

Что такое удельная теплоемкость

Каждое вещество в природе имеет свои свойства, и для нагрева каждого отдельного вещества требуется разное количество энергии, т.е. количества теплоты.

Удельная теплоемкость вещества — это величина, равная количеству теплоты, которое нужно передать телу с массой 1 килограмм, чтобы нагреть его на температуру 1 ⁰C

Удельная теплоемкость обозначается буквой c и имеет величину измерения Дж/кг*

Например, удельная теплоемкость воды равна 4200 Дж/кг*⁰C.   То есть это то количество теплоты, которое нужно передать 1 кг воды, чтобы нагреть ее на 1 ⁰C

Следует помнить, что удельная теплоемкость веществ в разных агрегатных состояниях различна. То есть для нагревания льда на 1 ⁰C потребуется другое количество теплоты.

Как рассчитать количество теплоты для нагревания тела

Например, необходимо рассчитать количество теплоты, которое нужно потратить для того, чтобы нагреть 3 кг воды с температуры 15 ⁰С до температуры 85 ⁰С. Нам известна удельная теплоемкость воды, то есть количество энергии, которое нужно для того, чтобы нагреть 1 кг воды на 1 градус. То есть для того, чтобы узнать количество теплоты в нашем случае, нужно умножить удельную теплоемкость воды на 3 и на то количество градусов, на которое нужно увеличить температуры воды. Итак, это 4200*3*(85-15) = 882 000.

В скобках мы рассчитываем точное количество градусов, отнимая от конечного необходимого результата начальное

Итак, для того, чтобы нагреть 3 кг воды с 15 до 85 ⁰С, нам потребуется 882 000 Дж количества теплоты.

Количество  теплоты обозначается буквой Q, формула для его расчета выглядит следующим образом:

Q=c*m*(t₂-t₁).

Разбор и решение задач

Задача 1. Какое количество теплоты потребуется для нагрева 0,5 кг воды с 20 до 50 ⁰С

Дано:

m = 0,5 кг.,

с = 4200 Дж/кг*⁰С,

t1 = 20 ⁰С,

t2 = 50 ⁰С.

Величину удельной теплоемкость мы определили из таблицы.

Решение:

количество теплоты определяется по формуле Q=c*m*(t₂-t₁).

Подставляем значения:

Q=4200*0,5*(50-20) = 63 000 Дж = 63 кДж.

Ответ: Q=63 кДж.

Задача 2. Какое количество теплоты потребуется для нагревания алюминиевого бруска массой 0,5 кг на 85 ⁰С?

Дано:

m = 0,5 кг.,

с = 920 Дж/кг*⁰С,

t1 = 0 ⁰С,

t2 = 85 ⁰С.

Решение:

количество теплоты определяется по формуле Q=c*m*(t₂-t₁).

Подставляем значения:

Q=920*0,5*(85-0) = 39 100 Дж = 39,1 кДж.

Ответ: Q= 39,1 кДж.

АМБ Групп

Расчет количества тепла (Q) для нагрева воздуха (воды) от текущей температуры (t_т) до заданной (t_з).

1.	Расчет по формуле:	Q = G х Ro х C х (tт — tз)
	где:
1.1.	Q — количество тепла для нагрева воздуха (воды), ккал	—————————
1.2.	G — объем нагреваемого воздуха (воды), м3	—————————
1.3.	Ro — плотность воздуха (воды), кг ⁄ м3	1. 2(воздух) ⁄ 1000(вода)
1.4.	С — удельная теплоемкость воздуха (воды), ккал ⁄ (кг х Co)	0.24(воздух) ⁄ 1(вода)
1.5.	tт — температура воздуха (воды) текущая, Со	—————————
1.6.	tз — температура воздуха (воды) заданная, Со	—————————
2.	Входные данные:
2.1.	Нагреваемая среда	ВОЗДУХ ВОДА
2.2.	Объем нагреваемого воздуха (воды)- G, м3
2. 3.	Температура воздуха (воды) текущая — tт, Со
2.4.	Температура воздуха (воды) заданная — tз, Со
3.	Результат расчета:
3.1	Количество тепла Q, ккал
3.2	&nbspКоличество тепла Q (в килоВаттах), кВт

Расчет (оценочный) стоимости приточно-вытяжной системы (ПВС) вентиляции коттеджа (загородного дома)

1. Входные данные
1. 1. Общая площадь (по полу) вентилируемых помещений м2
2. Результат расчета:
2.1. Цены (в рублях) для различных ПВС выводятся в таблицу ниже

Приточно-вытяжные системы (ПВС)
бренд	Ценовая категория	ПВС с нагревателем		ПВС с нагревателем + охладителем (фреоновым)		ПВС с нагревателем + охладителем (фреоновым) + рекуператором (пластинчатым)
		обеспечивает	цена	обеспечивает	цена	обеспечивает	цена
Брезарт, Турков, НЭД	низкая	приток наружного воздуха, нагрев, фильтацию, удаление воздуха из помещения	XXXX	дополнительно: охлаждение воздуха в летний период	ХХХX	дополнительно: рекуперация — нагрев приточного воздуха за счет тепла удаляемого из помещения воздуха	ХХХX
Dospel, Wolf, SystemAir	средняя		ХХХХ		ХХХХ		ХХХХ
Swegon	высокая		ХХХХ		ХХХХ		ХХХХ
ПРИМЕЧАНИЕ:  ПВС различных ценовых категорий (кроме цены) различаются качеством  (сборки, применяемых материалов, узлов, удобством управления, наличием доп. опций управления), надежностью, уровнем шума

Энергия, необходимая для нагрева воды

Печать

Количество энергии, необходимой для нагрева воды, пропорционально разности температур чего?

Для расчета необходимого тепла используйте следующее уравнение:

Q=m⋅Cp⋅ΔT

Где …

m = масса нагретой воды

Cp= теплоемкость воды (1 БТЕ/фунт ºF)

ΔT = разница температур.

Не забудьте согласовать единицы измерения. Начиная с C _p измеряется в фунтах, ваша масса нагретой воды также должна измеряться в фунтах. Таким образом, если вы знаете только количество галлонов, вы должны перевести его в фунты. Один галлон воды = около 8,3 фунта, поэтому умножьте количество галлонов на 8,3, чтобы определить вес в фунтах.

Пример 1

По оценкам Министерства энергетики США, семья из четырех человек, принимая душ по 10 минут в день, потребляет около 700 галлонов горячей воды в неделю. Вода для душа поступает в дом при температуре 55ºF и должна быть нагрета до 120ºF.

Для расчета необходимого количества тепла определите переменные:
m = масса нагретой воды = 700 галлонов = 5810 фунтов
C _p – теплоемкость воды = 1 БТЕ/фунт ºF (данные)
ΔT = температура разница = 120 ºF – 55 ºF

Тепловая энергия, необходимая для нагрева 700 галлонов, может быть рассчитана следующим образом:

Необходимое количество тепла = 5810 фунтов x 1 БТЕ/фунт ºF x (120 ºF – 55 ºF)
Требуемое тепло = 5810 фунтов x 65 ºF
Потребность в тепле = 377 650 БТЕ/неделя

Потребность в тепле на один год:

377 650 БТЕ/неделя x 52 недели/год = 19 637 800 БТЕ/год или 5 755 кВтч. 196,37 долларов, а расходы на электричество — 529,46 долларов. Понятно, что электрическое тепло дороже природного газа.

Пример 2

Оцените % экономии энергии электрического водонагревателя, который нагревает 100 галлонов воды в день, когда температура устанавливается на 110° вместо 120°F. Подвал отапливается и имеет температуру 65°F. Ожидается, что срок службы водонагревателя составит около 10 лет. Используйте соответствующую стоимость электроэнергии и сравните эксплуатационные расходы.

Требуемое тепло (БТЕ) ​​= m x C _p x (Разница температур)

Где C _p — теплоемкость воды (1 БТЕ/фунт/F), а m — масса воды (Предположим, 1 галлон содержит 8,3 фунта воды, а 3412 БТЕ = 1 кВтч)

Решение:

Энергия, необходимая для нагрева воды до 120°F :

=m×Cp×ΔT ︸m×1 BTUфунт °F︸Cp×(120−65)°F︸ΔT

=100 галлонов×8,3 фунт-галлон×1 BTUфунт °F×(120−65)°F

= 45 650 БТЕ/день

В год требуется энергия:

45 650 БТЕдень×365 днейгод=16 662 250 БТЕ в год

166 622 500 BTU × 1 кВтч 4,412 BTU = 48 834 кВтч

Операционные расходы в течение его срока службы:

48,834 кВтч2 × $ 0,09 кВтч = 4,395,06

. m×Cp×ΔT

= 100 галлонов × 8,3 фунт-галлона × 1 БТЕфунт °F︸Cp × (110−65)°F︸ΔT

= 100 галлонов × 8,3 фунт-галлон × 1 БТЕфунт °F×(110−65)°F

= 37 350 БТЕ/день

В год требуется энергия:

37 350 БТЕдень×365 днейгод=13 632 750 БТЕ в год

За 10-летний период требуется энергия 136 327 500 БТЕ, что равно 99 39.

136 327 500 БТЕ × 1 кВт·ч 4 412 БТЕ = 39 995 кВт·ч

Эксплуатационные расходы в течение срока службы:

39 955 кВт·ч2 × 0,09 доллара США кВт·ч = 3,59 доллара США5,95

Оценочная экономия энергии, %
вверх
Типы водонагревателей: накопительный или баковый ›

Расходы в системе отопления

Объемный расход в системе отопления можно выразить как

q = h / (c _p ρ dt)                                            (1)

where

q = volumetric flow rate    (m ³ /s )

h = heat flow rate  (kJ/s, kW)

c _p = specific heat (kJ/kg ^o C )

ρ = density   (kg/m ³ )

dt = разница температур ( ^o C)

Это общее уравнение можно изменить для фактических единиц измерения – СИ или имперских – и используемых жидкостей.

Объемный расход воды в британских единицах измерения

Для воды с температурой 60 ^o F расход может быть выражен как

q = h (7,48 гал/фут ³ Btu/((7,48 гал/фут) ³ Btu/(((Btu) фунт _м ^o F) (62,34 фунт/фут ³ ) (60 мин / ч) DT)

= H / (500 DT) (2)

, где

70003

, где

7777777777777777777

. /min)

h = heat flow rate (Btu/h)

ρ = density ( lb/ft ³ )

dt = temperature разница ( ^или F)

Для более точного определения объемного расхода следует использовать свойства горячей воды.

Скорость массового потока воды в имперских единицах

Массовый поток воды может быть выражен в виде:

M = H / (1,2 BTU / LBM. ^O F) DT) 1313134134134134134134134134134134134134134134134134134134134131313131313139н.     =  h / (1,2 dt)                                    (3)

где

м = массовый расход (фунты _м /ч)

Объемный расход воды в единицах СИ

Объемный расход воды в системе отопления можно выразить в единицах СИ как

q = ч / ((4,2 кДж/кг ^O C) (1000 кг/м ³ ) DT)

= H/(4200 DT) (4)

, где

77777777777777777777777777777777777777777777777777777777 9.

77777777777777777777777777777777777777777777777

. 9

. = расход воды (м ³ /s)

H = Скорость теплового потока (кВт или кДж /с)

DT = разность температур ( ^O C)

9797977977. Точнее. следует использовать свойства горячей воды.

Массовый расход воды в единицах СИ

Массовый расход воды может быть выражен как:

m = h / ((4,2 кДж/кг ^o C) 130 9 0 dt)

= H / (4,2 DT) (5)

, где

M = скорость массового потока (кг / с)

Пример — Скорость потока в атмосфере

Пример — Поток по теплои.

. водяные циркуляционные системы отопления выдает

230 кВт с разницей температур 20 ^o С .

Объемный расход можно рассчитать как:

q = (230 кВт) / ((4,2 кДж/кг ^O C) (1000 кг /м ³ ) (20 ^O C))

= 2,7 10 ^-3 M ³ /S

150. :

m = (230 kW) / ((4.2 kJ/kg ^o C) (20 ^o C))

    = 2.