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

Время нагрева воды в водонагревателе: расчет

Выбирая бойлер, нам хочется знать не только объем бака и производительность, но и время нагрева воды в водонагревателе. От этого зависит потребление электроэнергии, длительность ожидания комфортной для купания температуры. Как правильно вычислить этот показатель, от чего он зависит, мы расскажем в публикации.

В первую очередь, стоит определиться с типом агрегата. Накопительный нагреватель имеет встроенный бак различных объемов. Внутри емкости скапливается вода, а установленный ТЭН ее нагревает до тех показателей, которые установлены вами на терморегуляторе. Теплоизоляция стенок удерживает тепло, что позволяет сэкономить электроэнергию. Как только температура начинает снижаться, реагирует термодатчик и ТЭН снова включается.

В проточных бойлерах способ работы несколько иной. Они не имеют накопителя, поэтому поток проходит через ТЭН, нагревается и сразу вытекает из крана.

От каких факторов зависит скорость нагрева:

• литража бака;
• температуры жидкости на входе;
• установленных значений на регуляторе;
• мощности ТЭНа.

Какой должна быть температура? Оптимально 60–65 градусов. При показателях 80–85°С есть вероятность ожогов. Поэтому горячая жидкость предварительно смешивается с холодной. Тем более возрастает риск отложения накипи. Соли калия и магния активно откладываются на поверхностях техники, а особенно — ТЭНе. В результате деталь перегревается и выходит из строя.

При установке показателей на отметку ниже 60 градусов появляется риск образования бактерий, что приводит к неприятному запаху воды. Устранить проблему не так уж просто, придется полностью сливать жидкость, демонтировать и мыть бак изнутри.

Поэтому возьмем оптимальные показатели 65 °С. При смешении вы получите воду в 40°С и сможете наполнить ванную. При этом прибор будет и дальше продолжать греть содержимое.

Учитывайте, что летом нагрев происходит быстрее, чем зимой. Ведь тогда входная температура составляет 15 градусов, а в холодное время — 5 градусов.

Сколько времени потребуется электрическому нагревателю для достижения значений на панели? Сравним мощность ТЭНа и литраж. Стандартная мощность составляет 1,5– 2,5 кВт. Поэтому емкость объемом 10–15 литров прогреется за полчаса, а объем 200 литров — за 5–8 часов.

К примеру, возьмем модели «Аристон» и «Термекс». Емкость бойлера от 80 до 100 литров. За сколько прогреется вода до 55 градусов, указано в таблице.

Мощность ТЭНа	«Аристон»			«Термекс»
	80 л.	100 л.	200 л.	80 л.	100 л.	200 л.
1500 Вт	180	280	360	170	210	320
2500 Вт	110	230	320	130	160	290

Расчет в бытовых условиях проводится по такой формуле:Чем больше площадь нагревательного элемента и меньше вместительность бака, тем быстрее прогреется его содержимое.

T = 0,00117

V — вместительность емкости;

Т2 — установленная пользователем оптимальная температура;

Т1 — значения воды на входе;

W — мощность ТЭНа.

Преимущества накопительного бойлера в том, что пользоваться горячей жидкостью можно в любое время, даже при отключении электричества. Прибор способен обеспечить несколько точек забора: душ, раковину на кухне.

Расчеты для проточника проводятся примерно по той же формуле:

V = 14,3 

Значения те же, что и в первом случае, только V означает скорость потока л/мин.

Преимущества проточника — в экономии энергии. ТЭН включается только тогда, когда вы открываете смеситель. Это дает возможность быстро и в любом количестве получить горячий поток. Минус в том, что температура нагрева обычно не превышает 40–50 градусов. Прибор может обеспечить только одну водозаборную точку.

На картинке ниже показано время нагрева до 75 °С в накопителе:

До 65 °С:

До 55 °С:

Максимальный поток для проточных устройств:

Знать время нагрева в бойлере действительно важно при покупке. Поэтому прежде чем отправиться в магазин, проведите дома расчеты. Так вы узнаете, какая техника подходит вашему дому.

11.3.2. Расчет времени нагрева и охлаждения в среде с постоянной температурой

Расчет нагрева и охлаждения тонких тел рассмотрим для конвективного и лучистого теплообмена.

При конвективном теплообмене исходим из положения, что количество теплоты, подведенной к телу за данный промежуток времени, равно изме­нению его теплосодержания:

αF(t_ср-t)dτ = Gcdt,

где α – коэффициент теплоотдачи;

t – текущая температура тела;

t_cp – температура среды;

dτ – элементарный промежуток времени;

G — вес тела;

с — удельная теплоемкость;

dt — элементарное изменение температуры тела;

F — активная поверхность.

Под активной поверхностью понимается поверхность тела, восприни­мающая тепло от внешней среды. При сложном профиле нагреваемого изделия активная поверхность счи­тается по огибающему пери­метру (рис. 11.36).

Рис. 11.36. Активная поверхность тел

Интегрируя выражение в пределах от начальной температурыt_мн до ко­нечной температуры металла t_мк и принимая коэффициент тепло­отдачи а и удельную тепло­емкость с постоянными (хотя фактически они изменяются с изменением температуры), по­лучим

Пример. Определить время нагрева вала из среднеуглеродистой стали диаметром 90 мм, длиной l = 1 м до t = 830°С.

Температура в печи 850°; с = 0,16; α = 140 ккал/м² час-град; вес 1 пог. м стали диаме­тром 90 мм 50 кг.

Решение. Активная площадь 1 пог.

м стали

часа или 42 мин.

Для приближенного расчета времени нагрева тонких цилиндрических прутков углеродистой стали можно применить более упрощенную фор­мулу.

Отношение G/F, входящее в формулу, можно представить следующим выражением:

(если D выражено в м) или, если D выразить в см, ;

Тогда для указанного примера

час, или 0,083D·60 мин, то есть τ = 5D мин (D выражено в см).

Таким образом, время нагрева в минутах тонкого цилиндрического пру­тка углеродистой конструкционной стали равно пятикратному диаметру прутка, выраженному в сантиметрах. Для нашего примера τ = 5·9 = 45 мин., что близко подходит к вычисленному по формуле конвективного теплообмена.

Нагрев тонких изделий в печи с постоянной температурой можно рассчи­тывать также и по формуле лучистого теплообмена. Исходя из того, что на­грев в газовой среде происходит главным образом за счет излучения, время нагрева приближенно можно определить по закону Стефана — Больцмана из следующего уравнения:

откуда

здесь С — коэффициент излучения, принимаемый для прокатанного и окис­ленного металла 3,5 ккал/м²час·град⁴;

с — удельная теплоемкость;

Т_ср — абсолютная температура среды, окружающего металл, К;

Т — текущая температура металла, К.

Интегрируя и вводя новые обозначения: Т_о — абсолютная начальная температура и Т_мк — абсолютная конечная температура стали, получаем

где, то есть время нагрева металла τ от абсолютной начальной температурыТ_о до абсолютной конечной температуры Т_мк, равно постоянной для данного расчета В на разность функции ψ при конечном и на­чальном отношении температур. Зависимость функции от отношенияможно взять из графика (рис. 11.37).

Решим предыдущий пример с помощью последней формулы. Определим и:

По рис. 11.37 = 1,56;=0,28;часа или 42 мин. т. е. расчет по этой формуле привел к тем же результатам, что и расчет по формуле кон­вективного теплообмена.

Для расчета времени и охла­ждения массивных тел с крите­рием Био < 4,0 можно пользо­ваться формулой для тонких тел с введением поправочного коэффициента m, зависящего от массивности тел и их формы. Формула приобретает следую­щий вид:

час.

Поправочный коэффициент m равен для пластины 1 + 1/3Bi, для ци­линдра

1 + 1/4Bi, для шара 1 + 1/5Bi.

При расчетах времени нагрева как тонких, так и массивных тел нужно принимать во внимание способ их укладки в печи и расстояния между ними.

На рис. 11.38 приведены коэффициенты К_расп времени нагрева изде­лий круглого и квадратного сечений в зависимости от расположения в печи.

Как рассчитать явную теплопередачу для воды

В этой статье мы рассмотрим уравнение явной теплопередачи для воды. Это полезно при попытке определить одну из трех переменных: Btu’s, GPM или Delta-T. Когда вы знаете два из этих значений, вы можете определить оставшееся отсутствующее значение.

Если вы предпочитаете смотреть видео этой презентации на YouTube, а не прокручивать страницу вниз.

Уравнение явного теплообмена для воды

q = м x C _p  x ∆T

q = галлонов в минуту x 8,34 фунта/галлон x 60 мин/час x 1 БТЕ/фунт°F x ∆T

q = галлонов в минуту x 500 x ∆T

2

GPM – это галлоны в минуту.

 

 m – общий массовый расход воды.

 

 C  _{p. температуры подающей и обратной воды. Помните, что мы имеем дело только с ощутимым теплом. Это означает, что нет скрытой теплоты, которая влечет за собой изменение состояния, например, превращение воды в пар. Все, что они делали, это изменяли температуру воды, а не ее состояние.}

Как рассчитать явную теплопередачу воды

Пример:

200 галлонов в минуту вода входит в змеевик при 120°F и выходит при 80°F 40°F)

Шаг №2 – Введите все значения в уравнение.

q = GPM x 500 x ∆T

q = 200 x 500 x 40 = 4 000 000 БТЕ/час температура подачи горячей воды отопления составляет 120°F, а горячей воды на выходе – 80°F.

С помощью этой информации мы можем решить, сколько БТЕ подается на этот змеевик.

Первый шаг – вычесть температуру воды на выходе 80°F из температуры воды на входе 120°F, чтобы получить разницу температур или Delta-T. 120°F – 80°F дает нам Delta-T 40°F.

Второй шаг — подставить все известные значения в нашу формулу и произвести расчет.

У нас есть формула q = GPM x 500 x ∆T

Теперь мы вводим наши значения, получаем

q = 200 x 500 x 40 = 4 000 000 БТЕ/час

Теперь мы быстро объясним, откуда получено значение 500 в расчете. Во-первых, у нас есть вес воды в 8,34 фунта на галлон, затем у нас есть преобразование минут в часы и, наконец, удельная теплоемкость воды в 1 btu/lb°F. Вот как это выглядит:

8,34 фунта/галлон x 60 мин/час x 1 британская тепловая единица/фунт°F = 500

Со всеми этими единицами мы можем увидеть, какие единицы стоимости остались, вычеркнув те, которые исключены из таблицы. формула как таковая

Q = 200 галлонов / минута x 8,34 фунтов / галлон x 60 мин / час x 1 Btu / LB ° F x BTU / LB ° F x

6666666666 гг. Hour

Как рассчитать явное тепло для воды

Посмотрите наше другое видео о расчете явного тепла для воздуха или расчете явного и скрытого тепла.

Формула тепловой мощности — GeeksforGeeks

Общее количество энергии, необходимое для производства одного киловатт-часа (кВтч) электроэнергии с использованием электростанции (формула тепловой мощности станции) или электрического генератора, называется тепловой мощностью. Он определяется как скорость ввода, необходимая для производства одной единицы электроэнергии. Отношение тепловых затрат к электрической мощности также может быть охарактеризовано как тепловая мощность; чем меньше скорость нагрева, тем выше КПД. Как входящая, так и выходящая энергия в тепловой системе обычно измеряются в одних и тех же единицах. Количество произведенного тепла всегда пропорционально подведенной химической энергии, деленной на высвобожденную электрическую энергию.

Что такое тепловая мощность?

Тепловая мощность – это общее количество энергии, которое требуется электрическому генератору или электростанции для производства одного киловатт-часа (кВтч) электроэнергии.

Это скорость ввода, необходимая для производства единичной мощности. Отношение тепловых входов к электрической мощности также известно как тепловая мощность. Чем выше КПД, тем ниже скорость нагрева. В тепловой генерирующей системе входящая и выходящая энергия обычно измеряются в одних и тех же единицах. Количество произведенного тепла пропорционально подведенной химической энергии, деленной на высвобожденную электрическую энергию.

Формула тепловой мощности

Формула тепловой мощности: ,

Вт _s = расход пара в фунтах/час,

c = БТЕ/фунт градус F удельная теплоемкость

ΔT = разница в градусах Фаренгейта

Пример вопросов

тепловая мощность, если пар входит в турбину при температуре 500 градусов по Фаренгейту и выходит при температуре 300 градусов по Фаренгейту при атмосферном давлении. Во время типичной работы через турбину каждый час проходит 600 фунтов пара.

Ответ:

Дано: W _S = 600 IB, C = 0,48, T _в = 500 ^O F, T _OUT = 300 ^O F

1110. _H

Решение:

ΔT = T _в — T _OUT

ΔT = 500 — 300

ΔT = 200 ^O F

Мы имеем,

R _h

5 F

. W _с × c × ΔT

∴ R _ч = 600 × 0,48 × 200

∴ R _ч = 57600 БТЕ/ч

Вопрос 2: Рассчитайте теплоотдачу, если пар входит в турбину при температуре 700°F и выходит при 500°F при атмосферном давлении. 350 фунтов пара проходит через турбину каждый час при нормальной работе.

Ответ:

Дано: W _S = 350 IB, C = 0,48, T _в = 700 ^O F, T _OUT = 500 ^O F

11110 = 500 ^O F

111111110 = 500 ^O F.

_ч

Решение:

ΔT = T _в — T _OUT

ΔT = 700 — 500

ΔT = 200 ^O F

,

R _H = Вт. × ΔT

∴ R _ч = 350 × 0,48 × 200

∴ R _ч = 33600 БТЕ/ч

2 9000

Ответ:

В контексте тепловых электростанций может использоваться термин тепловая мощность. Эти электростанции, как известно, преобразуют тепловую энергию, содержащуюся в топливе (таком, как газ, уголь, нефть и так далее), в электроэнергию (с единицей измерения – кВтч).

Тепловая мощность — это количество тепла, необходимое для производства 1 кВтч (также называемого единицей) электроэнергии. Его единицей является ккал/кВтч (но в некоторых случаях это кДж/кВтч). Тарифы на тепло выражены в британских тепловых единицах (БТЕ) ​​на чистый кВтч, вырабатываемый Управлением энергетической информации США (EIA) (формула чистого тарифа на тепло).

Вопрос 4: Рассчитайте теплоотдачу, если пар входит при температуре 335 градусов по Фаренгейту и выходит при температуре 236 градусов по Фаренгейту при атмосферном давлении. 550 фунтов пара проходит каждый час при нормальной работе.

Ответ:

Дано: W _S = 550 IB, C = 0,48, T _в = 335 градусов F, T _OUT = 236 градусов F

Найдите: R _H

Решение:

ΔT = T _в — T _OUT

δ ΔT = 335 — 236

∴ ΔT = 99 ^O F

. × c × ΔT

∴ R _h = 550 × 0,48 × 99

∴ R _ч = 26136 БТЕ/ч

Вопрос 5: Как определить разницу между удельным тепловыделением турбины и суммарным тепловыделением турбины?

Ответ:

Общая тепловая мощность определяется как выражение общей энергии, вырабатываемой электростанцией на единицу массы топлива при расчете мощности любой электростанции.