Цены на водонагреватели в нашем каталоге

Простой прикидочный расчет объема

Формула расчета времени нагрева

Формула расчета количества и температуры смешанной воды

Расчет мощности водонагревателя

Водонагреватели объемом от 5 до 1000 литров позволяет решить практически любую задачу по обеспечению человека горячей водой.

При подборе накопительного прибора исходят из пиковой (максимальной) потребности в горячей воде. Итак, типичный пример. Семья из трех человек хочет приобрести накопительный водонагреватель на время отключения горячей воды. Какого объема выбрать прибор?

Простой прикидочный расчет объема

Как правило, наибольшее количество воды тратится при принятии душа. В среднем, за один сеанс, расход составляет 60 литров воды при температуре 38-40°С. Этого хватает примерно на 10 минут полноценного душа. Соответственно, если три человека, захотят принять водные процедуры друг за другом, им понадобится 180 литров теплой воды. Если учесть, что температура нагрева воды в водонагревателе составляет 60°С, её придется разбавить. Разбавив горячую воду из водонагревателя холодной получаем объем теплой воды в два раза больший, чем было горячей в водонагревателе. Получается, что нам понадобится 180:2= 90 литров горячей воды. Прибавляя к 90 литрам еще 10% для обеспечения водой хозяйственных нужд (помыть посуду и т.д.), мы получаем оптимальную емкость равную 100 литрам.

Конечно, если планируется принимать ванну, то количество воды нужно расчитывать, исходя из заполняемого объема ванны.

Если между сеансами быдет перерыв, то можно обойтись и более компактным прибором литров на 30, так как нагрев такого объема при мощности 2 кВт длится примерно 1 час, то соответственно через данный промежуток времени можно принять душ не боясь, что теплая вода внезапно кончится.

Для точного расчета можно применить следующие формулы:

Формула расчета времени нагрева

t = (m ∙ c ∙ ∆ϑ) / (P ∙ η)

t – время нагрева в часах
c = 1,163 (Ватт/час) / (кг ∙ К)
m – количество воды в кг
P – мощность в Вт
η – КПД
∆ϑ – разность температур в К (ϑ₁ – ϑ₂)
ϑ₁ – температура холодной воды в °C
ϑ₂ – температура горячей воды в °C

Формула расчета количества и температуры смешанной воды

m_смеш=(m₂ ∙(ϑ

m_смеш – количество смешанной воды в кг   
m₂ – количество горячей воды в кг
ϑ_смеш – температура смешанной воды в °С   
ϑ₁ – температура холодной воды в °C
m₁ – количество холодной воды в кг   
ϑ₂ – температура горячей воды в °C
 
Пример: Сколько смешанной воды при температуре ϑ_смеш 40°C получится при добавлении холодной воды ϑ₁ 10°C к 80 кг горячей воды ϑ₂ 55°C?

m_смеш = 80 ∙ (55-10) / (40 – 10) = 120 кг = 120 л
 
Пример: Какова будет температура воды при смешивании 80 кг воды (

Расчет мощности водонагревателя

Время нагрева воды в накопительном водонагревателе напрямую зависит от мощности нагревательного элемента. В комбинированных водонагревателях основным нагревательным элементом является теплообменник, подключенный к системе отопления частного дома. А ТЭН используется для компенсации тепловых потерь при длительном отсутствии разбора горячей воды, так как тепловая мощность теплообменника значительно больше тепловой мощности ТЭНа.

Прибегнув к уже упоминавшейся формуле, мы можем сравнить время нагрева прибора объемом 120 литров при работе ТЭНа мощностью 2 кВт или теплообменника мощностью 8 кВт (значение верно при температуре воды в системе отопления +80°С). Температура горячей воды 55°С, температура холодной воды +10°С.

t = m · c · ∆ϑ / P · η

t = 120 · 1.163 · 45 / (2000 · 0.98) = 192 мин  >  48 мин = 120 · 1.163 · 45 / (8000 · 0.98)

Для удобства можно воспользоваться следующей таблицей.

    Источник: teplo-spb.ru

Количество теплоты, удельная теплоемкость

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.

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 кДж = 1000 Дж

1 ккал = 4190 Дж = 4,19 кДж

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

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).

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.

Расчет оборудования для нагрева воды в бассейне. Виды нагревателей. – Статьи

1. Общие понятия

Температура окружающего воздуха основательно влияет на температуру воды в открытом  бассейне. При температуре воздуха 18-20 градусов человек чувствует себя еще мало-мальски комфортно, однако, плавать при такой температуре мало кому захочется.  Зачастую, такие условия в теплом периоде в средней полосе и севернее,  составляют львиную долю. В связи с этим,  вопрос подогрева воды в бассейне актуален.

Для исключения проблем с поддержанием необходимой температуры воды уже на этапе проектирования подбирают необходимое нагревательное оборудование. В статье мы поможем Вам освоиться с этой проблемой и выбрать подходящую модель по типу и мощности.

Устройства обогрева воды работают по принципу передачи тепла «от горячего к  холодному». Установки различаются принципом получения тепла для нагрева.

2.Теплообменники

Водно-водяной теплообменник состоит из корпуса, внутри которого смонтированы два контура. Первичный контур (контур нагрева) предназначен для циркуляции воды из бойлера. Вторичный контур – для циркуляции воды из бассейна. Между контурами происходит теплообмен следующим образом. Вода из бассейна забирает тепло от воды из теплообменника. Остывшая вода снова проходит через бойлер, подогревается и снова возвращается в теплообменник для отдачи тепла воде из бассейна. И так по замкнутому кругу пока вода в бассейне не достигнет заданной температуры. Затем нагреватель в зависимости от настроек либо отключается, либо продолжает работать в режиме поддержания требуемой температуры.

Время, требуемое для нагрева воды до заданной температуры, зависит от объема бассейна и мощности нагревателя.

Корпус теплообменника изготавливают из

1. композитного пластика,
2. нержавеющей стали,
3. титана.

Контур нагрева изготавливают из

1. нержавеющей стали (подходит по соотношению цена/качество для бассейнов с пресной водой),
2. титана (для бассейнов с морской водой),
3. никеля,
4. купроникеля.

Достоинства и недостатки теплообменников

Достоинства	Недостатки
сравнительно дешевые	для работы в доме должен быть газовый котел (можно электрический котел, но это уже дорого)
не требуют больших  затрат в процессе эксплуатации	на заявленной мощности теплообменник будет работать только при указанных в тех. паспорте разнице температур первичного и вторичного контура и соотношения скоростей жидкости в них

Падение производительности нагревателя в случае отклонения от паспортных данных можно проанализировать по графикам (диаграмма А,Б)

3. Солнечные коллекторы (солнечные батареи)

Нагреваются под действием солнечных лучей и это тепло используется для подогрева воды в бассейне. Коллектор имеет систему тонких трубок.

4.

Электронагреватели являются устройствами альтернативными  теплообменникам.  Принцип действия: в корпусе размещается трубчатый электронагревательный  элемент (ТЭН). Он передает тепло протекающей воде. Особых различий между моделями нет.

При выборе электронагревателя ориентиром является:

1.  выходная мощность,
2.  материал, из которого изготовлен корпус,
3.  материал, из которого изготовлен ТЭН.

При использовании морской воды ТЭН подбирают из титана, никеля или купроникеля.

Особенности монтажа

Электронагреватель включают в цепь так, чтобы входящая труба была направлена вертикально вниз. В таком случае прибор всегда будет наполнен водой и даже при выходе из строя автоматики ТЭН не перегорит.

Практика показывает, что электронагреватели используют для бассейнов до 12 – ти кубометров открытого типа и до 20 – ти кубометров закрытого типа.

Задача по поддержанию в бассейне необходимой температуры решается не так уж и просто. Формула для расчета времени нагрева воды не учитывает важную ее особенность – теплопотери при испарении. Из-за этого подогрев воды происходит длительнее, при всем при том, что, подогрев и без того занимает массу времени.

В связи с этим в проект включают вспомогательные средства для подогрева:

1.  термическое покрывало,
2. покрытие стенок бассейна теплоизоляционным напылением,
3. использование системы солнечных батарей.

5. Тепловые насосы для подогрева воды

Тепловой насос  предназначен охлаждать или обогревать воду в  плавательном бассейне с помощью преобразования энергии атмосферного воздуха в тепло.

 Устанавливается вне помещения.

Достоинства

– очень простое подключение – достаточно подключить воду и электропитание теплового насоса.

– встроенная система  автоматически выставляет оптимальные режимы работы компрессора и вентилятора для получения максимального КПД, путём замера соотношения температуры воздуха и теплоносителя. Управление осуществяется цифровым пультом, есть несколько автоматических настроек работы поддержания температуры.

– установлены датчики и системы защиты: защита от малого и большого давления теплоносителя, датчик высокой температуры теплоносителя, датчик потока воды, система отключения при низкой температуре воздуха, система автоматического оттаивания.

Выводы:

1. Для нагрева воды в бассейне в основном используются водно-водяные теплообменники, электронагреватели и солнечные батареи. Последний вариант используется в основном в качестве дополнительного источника нагрева.

2. Выбор модели основывается на мощности нагревателя.

3. В бассейне с морской водой требуется нагреватель  из антикоррозийных материалов.

4. Нагрев воды в бассейне занимает продолжительное время

6. Порядок расчета времени работы теплообменника

Оценим время работы теплообменника по нагреву бассейна. Для этого воспользуемся эмпирической формулой (без учета отклонений от имеющейся мощности и потерь тепла):

t = 1.16  *  V  *  T  /  P,  где,

t – искомое время в часах,

V – объем воды в бассейне в кубометрах,

T – требуемая разница температур в градусах,

P – заявленная мощность.

Пример расчета.

По этой формуле заранее посчитаем необходимое время нагрева вашего бассейна теплообменником заявленной мощности. Например, вода в бассейне 20 градусов,  а требуется нагреть до 26 градусов, т.е. на 6 градусов, при объеме бассейна 30 кубометров и  мощности теплообменника 6 кВт.

t  =  1. 16  *  30  *  6   /  6,       t  =  34,8 час.

7. Определение необходимой мощности нагревателя

Приведем несколько обобщенных формул для правильного подбора водонагревателя.

Расчет мощности нагревателя воды описан в разной литературе.  Мы же будем использовать формулы из книги «Planung von Schwimmbadern» C. Saunus

Мощность теплообменника определяется из условий первичного нагрева воды в бассейне. Обычно принимается время первичного нагрева  2-4 дня при непрерывной работе нагревателя.

Qs = V*C*(tB – tK)/Za + Zu*S

Qs – мощность нагревателя (Вт)

V – объем бассейна (л)

C – удельная теплоемкость воды, C = 1,163 (Вт/кгК)

tB – требуемая температура воды (град. по Цельсию)

tK – температура заполняемой воды  (град. по Цельсию)

S – площадь зеркала воды (кв. метр)

Za – требуемое время нагрева

Zu – потери тепла (в час.)

Тип бассейна и значение параметра потери тепла

Тип и местонахождение бассейна	Значение параметра потери тепла Zu
Бассейн в помещении	180 (Вт/м2)
Бассейн на открытом воздухе (полностью открытое место)	1000 (Вт/метр кв. )
Бассейн на открытом воздухе (частично закрытое место)	620 (Вт/метр кв.)
Бассейн на открытом воздухе (полностью закрытое место)	520 (Вт/метр кв.)

При расчете по этой формуле условно – 1 кг = 1 л. 

Таким образом, мы рассмотрели современные устройства подогрева воды в бассейне. Они имеют разные принципы действия, форму, технические характеристики и цену. Выбор подходящего именно для своего бассейна за Вами, а также можете обратиться к специалистам в нашу компанию и получить крайне граммотную консультацию. 

Расчет нагрева воды ТЭНом и электричеством

Определение технических параметров приборов и расчёт нагрева воды – мощности нагревателя, змеевика, количества тепла и расхода энергии для нагрева воды – зависит от типа устройства электроводонагревателей, которые бывают накопительными и проточными.

Содержание статьи

Общие данные, необходимые для вычислений

Чем мощнее электрообогреватель, тем быстрее он подогревает заданное количество воды. Поэтому приборы по этому параметру подбирается в соответствии с задачами, необходимым объёмом и допустимым временем ожидания. Так, например, нагрев до 60°С  15 литров с нагревателем в 1,5 кВт займёт около полутора часов. Однако для больших объёмов (например, для наполнения 100-литровой ванны) при разумном времени ожидания (до 3 часов) для доведения жидкости до комфортной температуры понадобится устройство на 3 кВт мощнее.

Для полноценного вычисления расчётной мощности  необходимо учесть ряд параметров:

1. Рабочий ресурс бытовой электросети.
   Проблема «выбивания пробок» особенно актуально стоит в домах вторичного жилфонда. Некоторые жильцы, столкнувшись с ней (например, при установке электрических радиаторов), решали вопрос добавлением отдельного кабеля, усилением проводки. Однако более универсальный рецепт – покупка водонагревателя со средним или низким энергопотреблением (чаще это приборы накопительного типа). Разница между количеством киловатт бытовой электросети и совокупной мощностью всех домашних электроприборов даст значение оптимальной мощности водонагревателя, к которому нужно стремиться.
2. Соотношение мощности ТЭНа (нагревательного элемента) и объёма бака.
   Параметр, более важный для устройств накопительного типа, в которых вода расходуется постепенно, и критичной становится скорость её остывания. Чтобы 1-киловаттный водонагреватель не покупали со 100-литровыми баками, производители приводят ориентировочную таблицу, где 1-киловаттный прибор предназначен на 15 литров, 1,5 кВт – на 50, 2 кВт – на 50-100, а 5 кВт – на 200-литровый бак.
3. Скорость водорасхода в минуту.
   Параметр имеет большее значение для проточных водонагревателей. В обиходе мощностные показатели такого нагревательного устройства (с учётом максимальной ресурсозатратности) рассчитываютсяпутём умножения на два количества литров ворорасхода в минуту. То есть, если на проточное мытьё посуды в среднем тратится 4 л/мин., то ТЭН должен быть 8 кВт. Если при приёме душа расходуется 8 л/мин., то необходим 16-киловаттныйТЭН. Вычисления усложняет то, что в квартире используются сразу 2 (а иногда и 3) точки водозабора. В этом случае, рекомендуется в вычислениях получившуюся величину умножать в полтора раза.

Накопительные водонагреватели (бойлеры)

Без физико-математических формул бытовой расчёт описывается следующим образом: за 1 час 1 кВт нагревает 860 литров на 1 К. Для более точного определения времени нагревания, мощностных характеристик, объёма используется универсальная формула, из которой потом выводятся остальные результаты:

Эта формула состоит из нескольких и отражает целый ряд параметров, учитывая при этом фактор теплопотерь. (При малых мощностных характеристиках и большом объёме этот фактор становится более существенным, однако в бытовых нагревателях этим учётным значением чаще пренебрегают):

N_full – мощностные характеристики нагревательного элемента,

Q_c – теплопотери водонагревательной ёмкости.

1. c= Q/m*(tк-tн)
   • С – удельная теплоёмкость,
   • Q – количество теплоты,
   • m – масса в килограммах (либо объём в литрах),
   • tк  и tн  (в °С) – конечная и начальная температуры.
2. N=Q/t
   • N – мощностные характеристики нагрева.
   • t – время нагревания в секундах.
3. N = N_full – (1000/24)*Q_c

Упрощенные формулы с постоянным коэффициентом:

• Расчёт мощности ТЭНа для нагрева воды нужной температуры:
  W= 0,00117*V*(tк-tн)/T
• Определение времени,  необходимого для нагревания воды в водонагревателе:
  T= 0,00117*V*(tк-tн)/W

Составляющие формул:

• W (в кВТ) –  мощностная характеристика ТЭНов (нагревательного элемента),
• Т (в часах) – время нагрева воды,
• V (в литрах) – объем бака,
• tк  и tн  (в °С) – конечная и начальная температуры (конечная – обычно 60°C).

Часто объём приравнивают к массе (m). Тогда определение мощности ТЭНа будет производиться по формуле: W= 0,00117*m*(tк-tн)/T. Формулы считаются упрощёнными, ещё и потому что в них не учитывается:

• фактическая мощность электросети,
• температура окружающей среды,
• конструктивные особенности и потенциальные теплопотери бака,
• рекомендации некоторых производителей, относительно tн (порядка 5-8 °С летом и 15-18 °С – зимой).

При покупке устройства надо принимать во вниание, что относительно низкие мощностные характеристики накопительных водонагревателей по сравнению с проточными ещё не гарантируют финансовую экономию. Накопительные меньше «забирают», но из-за того, что работают дольше, больше и расходуют. Хотите увидеть классные видеоролики, в которых женщины готовы отдаваться мужикам долго и в разных позах, тогда бесплатное порно https://www.faphub.tv/ можно найти, перейдя на данный сайт. Вы не пожалеете, что попали сюда, так как видео тут на любой вкус. Для финансовой экономии более надёжной стратегией будет общее снижение водопотребления за счёт установки различного вида экономителей (http://water-save.com/) и строгий учёт водорасхода.

Проточные водонагреватели

В расчете количества тепла для нагрева проточной воды надо учитывать разницу в стандартах напряжения России (220 В) и Европы (230 В), так как значительная часть электроводонагревателей изготовляется западноевропейскими компаниями. Благодаря этой разнице номинальный показатель в 10 кВт в таком приборе при подключении к российской сети в 220В будет на 8,5% меньше – 9,15.

Максимальный гидропоток V (в литрах за минуту) с заданными мощностными характеристиками W (в киловаттах) рассчитывается по формуле: V= 14,3*(W/t₂-t₁), в которой t₁ и t₂– температуры на входе в нагреватель и в результате подогрева соответственно.

Ориентировочные мощностные характеристики электроводонагревателей применительно к бытовым потребностям (в киловаттах):

• 4−6 –  только для мытья рук и посуды,
• 6−8 – для принятия душа,
• 10−15 – для мойки и душа,
• 15−20 – для полного водоснабжения квартиры или частного дома.

Выбор затрудняет то, что нагреватели выпускаются в двух вариантах подключения: к однофазной (220 В) и трёхфазной (380 В) сети. Однако нагреватели для однофазной сети, как правило, не выпускаются выше 10 киловатт.

Вычисления для бассейнов

Расчет нагрева воды в бассейне складывается из вычисления параметров электронагревателя и объёма, который необходимо подогреть. В таблице указано приблизительное время в часах, за которое температура поднимается с 10 °С до 28 °С. При этом существенную роль в конечных вычислениях играет площадь водяного «зеркала», температура окружающей среды, степень открытости/ закрытости места расположения бассейна.

Читайте далее

Оставьте комментарий и вступите в дискуссию

Расчет подогрева воды в бассейне — Мир водоснабжения и канализации

Добрый день, уважаемые коллеги!

Недавно проектировала многофункциональное здание с бассейном. Столкнулась с задачей подогрева воды в бассейне. Бассейн существующий , по существующей схеме подогрев выполнен от системы горячего водоснабжения, путем добавления горячей воды в бассейн и вытеснением теплой воды. Теплая воды уходит через перелив в канализацию. Способ конечно крайне не экономичный, но нормами допускается. Особенно для маленьких бассейнов (объемом до 80 м3), так же можно использовать для бассейнов в детских садах (они не большие и требуют регулярной смены воды). 

Пример выполнен на бассейна объемом 80м3. Время заполнение бассейна принято 14 часов (согласно действующим нормам время можно брать больше в зависимости от объема бассейна 24-48часов). Температура воды в бассейне 26 градусов. В расчете я принимаю температуру воды на заполнение бассейна 30 градусов, с учетом потерь на нагрев конструкции бассейна и нагрев трубопроводов. 

Расход теплой воды на заполнение бассейна составит:

Q_б=80м³/14часов = 5,7м³/час.

Расход холодной и горячей воды на первое заполнение бассейна составляет:

Q_б*t_б=Q_г*t_г+ Q_х*t_х

5,7*30= Q_г*60+ (5,7- Q_г)*5

142,5= Q_г*55

Q_г=2,59м3/час

Q_х=5,57-2,59=2,98м3/час

где: Q_{б —} расход воды на заполнение бассейна_; Q_{х —} количество холодной воды_, Q_{г —} количество горячей воды;

t_б, t_г, t_г  -температура воды в бассейне, горячей и холодной воды соответственно. 

Расчет водяного теплообменника для бассейна:

Классическая схема, это подогрев воды бассейна от водяного теплообменника, подключенного к системе отопления. В идеале , контур отопления должен быть круглогодичной работы. 

Требуемая мощность водяного теплообменника бассейна определяется:

Q_w=( W_б*C* ∆Т)/t + (Q_кп*S_з.в)

Где: W_б – объем воды в бассейне, л.;

C – удельная теплоемкость (Вт/кг*град.), С=1,163

∆Т – разность температур между свежей и требуемой водой, град.

T – время первоначального нагрева (час)

Q_кп – компенсация теплопотерь во время нагрева (Вт/м2) в зависимости от температуры воды и воздуха в бассейне, 140кВт 

S_з.в – площадь зеркало воды, м2.

Q_w=80000*1,163*(26-10)/24 + (140*55,82)=69841,46Вт=69,8кВт

Принимаем водяной теплообменник производительностью 80кВт (с учетом 15% запаса на износ работы теплообменника).

Примечание к расчету: Обратите внимание, что в моем расчете , я приняла температуру холодной воды 10 градусов (это индивидуальная особенность моего проекта), как правила температура холодной воды в расчете принимается 5 градусов. Так же для уменьшения мощности теплообменника , вы можете увеличить время первоначального нагрева до 48 часов.

Для проверки своего расчета:  мощность водяного теплообменника примерно равна объему бассейна. 

Очень часто в здании система отопления работает сезонно. Например в школах и детских садах, бассейн тоже работает сезонно, только в период, когда работает отопление. Если же Ваш бассейн круглогодичного использования, а отопление в теплый период года отключается, тогда для подогрева воды в бассейне можно поставить электрический водонагреватель. 

Мощность электрического водонагревателя для закрытого бассейна принимают 1/3 от объема воды в бассейне.

Мощность электрического водонагревателя для открытого бассейна принимают 1/2 от объема воды в бассейне.

Если же электрических мощностей не хватает, то можно в теплый период года установить тепловой насос, который преобразует энергию теплого уличного воздуха в кВт. Ориентировочно: при потребления 2,5кВт электричества , он вырабатывает 10кВт мощности. Тепловой насос можно поставить не во всех объектах. Он очень шумный, дорого стоит и для эффективной работы требует температуру уличного воздуха от 18 градусов до 24 градусов. 

Успехов Вам в работе! И хорошего дня!

Время охлаждения (нагрева). Расчет в Excel.

Электрический обогрев помещений всегда может прийти на помощь основной системе отопления, заменить ее в осенний или весенний период межсезонья, а в особых случаях – даже стать основным источником тепла в зимнюю пору. Все зависит от того, какой тепловой мощностью обладают приобретаемые электрические нагреватели.

Несмотря на широкое разнообразие современных электрических обогревательных приборов – конвекторов, тепловентиляторов, масляных радиаторов, инфракрасных излучателей и т.п., параметр мощности для любого из них является определяющим. Именно он показывает тот эксплуатационный потенциал, который заложен производителем в это изделие. Значит, прежде чем отправляться в магазин за покупкой, необходимо четко представлять, с каким критерием оценки подходить к выбору той или иной модели. Поможет в этом — калькулятор расчета необходимой мощности электрообогревателя.

Ниже будут даны некоторые необходимые разъяснения по порядку проведения расчетов.

Программа калькулятора основана на учете особенностей помещения, в котором предполагается использование электрического обогревателя.

Цены на электрообогреватели

Электрообогреватели

• Прежде всего необходимо определиться, какая миссия будет возлагаться на прибор – станет ли он лишь «подмогой» для отопления, или необходимо предусмотреть вариант, когда обогреватель должен будет справиться с функцией основного источника тепла.
• Площадь помещения – исходная величина для проведения расчетов.
• Внешние стены – чем их больше, тем выше общее количество тепловых потерь, требующих определенной компенсации.
• Стены с северной и восточной сторон практически никогда не получают «солнечного заряда», в отличие от южных и юго-западных.
• Стены, расположенные с наветренной стороны, охлаждаются значительно быстрее других – это учтено в алгоритме расчета.
• При указании уровня температур не следует указывать рекордно низкие показатели – это должно быть значение, которое является обычным для региона проживания, в самую холодную декаду зимы. Тем самым калькулятор уже учтет имеющиеся климатические особенности.
• Степень утепления стен. Если термоизоляционные работы проводились полноценно, на основании проведенных теплотехнических расчетов, то можно отнести стены к разряду качественно утепленных. Кирпичная стена, примерно в 400÷500 мм толщиной, и аналогичная ей, могут претендовать на среднюю степень утепленности. Стены вообще без утепления, по идее, рассматриваться и вовсе не должны, так как в таком помещении даже при непозволительно большом расходе электроэнергии, комфортного микроклимата все равно не добиться. Приобретение электрообогревателя в таких условиях становится бессмысленной затеей.
• Высота потолков – влияет на общий объем помещения.
• Следующие два окна ввода – это характер помещений, расположенных сверху и снизу рассматриваемой комнаты. Естественно, от их особенностей зависит количество теплопотерь через верхнее и нижнее перекрытие.
• Далее – блок полей, касающихся окон в помещении. Необходимо, в первую очередь, указать тип окон – калькулятор учтет их теплосберегающие возможности. Далее, после указания количества и размеров окон, программа вычислит коэффициент остекления (относительно площади помещения) и сделает соответствующую корректировку в расчетах.
• Наконец, в комнате может быть одна или даже несколько используемых дверей, выходящих на улицу или в неотапливаемые помещения. Естественно, что при каждом открывании такой двери в комнату поступает немалый объем охлаждённого воздуха, который потребует дополнительного расхода тепловой мощности.

Результат дается в ваттах и киловаттах. По этим параметрам уже можно будет оценивать приглянувшуюся в магазине модель электрообогревателя.

Как правильно выбрать электрообогреватель?

Помимо мощности, существует немало иных критериев оценки подобных приборов – габариты, безопасность в работе, удобство пользования, мобильность, степень автоматизации и другие. Подробнее об аспектах выбора энергосберегающих электрических обогревателей – в специальной публикации нашего портала.

Желаете, чтобы мощности обогревателя хватало на то, чтобы согреть Вас в самые холодные зимние вечера? Тогда стоит подойти к выбору ответственно. Перед покупкой лучше ознакомиться с рядом параметров приборов различного типа, учесть метраж прогреваемого помещения, а также такие факторы, как отсутствие/наличие теплоизоляции, толщину стен и максимальную разницу между уличной и комнатной температурой в самое холодное время года. В случае ошибки в расчетах вы рискуете приобрести обогреватель с большей мощностью, чем это необходимо (что обернется переплатами за электроэнергию), или, наоборот, устройство с меньшей мощностью, которое не способно эффективно прогреть площадь комнаты.

Виды электрических обогревателей, их отличия друг от друга

Электрические обогреватели бывают разных видов, каждый из которых имеет свои преимущества, недостатки, принцип и скорость действия.

Перечислим некоторые из них:

1. Тепловой вентилятор – такое устройство чем-то напоминает обычный вентилятор, однако перед его лопастями помещена накаливающаяся спираль, которая обеспечивает обогрев той части комнаты, на которую направлен поток воздуха. Несмотря на то что тепловентилятор достаточно эффективен, он не предназначен для постоянного обогрева помещения. Существенный недостаток такого устройство – краткосрочность результата от его воздействия на окружающую среду.
2. Обогреватель из керамики по принципу действия очень похож на тепловентилятор, только в качестве нагревателя выступают керамические пластины. Подобные модели работают на газе и от электросети, бывают напольные, настенные и даже настольные. Основным преимуществом керамического обогревателя является сохранение влажности в помещении.
3. Радиатор масляного типа справляется с нагревом воздуха в очень короткие сроки, однако его не стоит приобретать, если в доме есть животные или маленькие дети, поскольку и те, и те рискуют обжечься. Такой прибор считается не самым экономичным вариантом – он расходует много электроэнергии.
4. Электрические модели нагревают воздух до нужной температуры достаточно быстро, а сами остывают медленно. В основе принципа работы этих устройств — конвекция. В нижней части прибора расположены детали, всасывающие воздух, нагрев происходит за счет работы ТЭНа – трубчатого электронагревателя, от площади которого напрямую зависит объем разогретого газа. Именно поэтому ТЭН часто производят с ребристой поверхностью. Преимущество конвектора перед масляным обогревателем состоит в том, что температура теплоносителя повышается с большей скоростью, а значит, не придется ждать, пока в комнате потеплеет. Кроме того, эти устройства гораздо компактнее. Особенно популярны настенные модели.
5. Инфракрасный обогреватель. Работа устройств этого вида основана на электромагнитном излучении – при этом нагреваются сначала предметы, попадающие под воздействие волн, а затем – сам воздух. Конструктивными элементами прибора также выступают ТЭНы. Другой вариант – открытые спирали, иногда защищенные кварцевыми трубками, либо металлические сетки, пластиковые панели с отверстиями или карбоновое покрытие. В комнатах обогреватель защищают прозрачными перегородками или металлическими сетками. Инфракрасные обогреватели бывают разных типов. В зависимости от длины волн их делят на коротковолновые, средне- и длинноволновые, от источника энергии – электрические, газовые, дизельные и водяные, от способа установки – передвижные и стационарные.

Как рассчитать мощность обогревателя?

Все современные приборы оснащены термостатами, которые позволяют поддерживать определенную температуру. Сам тип обогревателя мало влияет на эффективность его работы – тут важно произвести правильный расчет.

1. Минимальная уличная температура в зимний период.
2. Комфортная температура в комнате.
3. Плотность воздуха – 1,3 кг/м3.
4. Теплоемкость воздуха — 0,001 МДж.
5. Теплота 1 МДж – 0,277кВт/ч

Количество тепла, необходимого для разогрева конкретного помещения, можно высчитать по формуле: с= Q/m(t2 — t1), где с — удельная теплоемкость, Q — теплота, m — масса воздуха.

Преобразуем формулу, получится: Q=c*m*(t2-t1), теперь нужно узнать массу воздуха в комнате.

Формула для её вычисления проста: m= ϱ*Р*h, где ϱ — плотность воздуха, Р — площадь помещения, h — высота.

Таким образом, формула расхода тепла приобретает формулу: kWt= 0,277*c*ϱ*Р*h*(t2-t1).

Итак, можно рассчитать примерные энергозатраты на обогрев небольшой комнаты (в 40 кв. м при высоте потолка в 3 м. при минимальной температуре – 10 и необходимой +20).

kWt= 0,277*0,001*1,3*3*40*30= 1,29636 (кВт/ч).

Теплопотери

Существует несколько причин, по которым тепло уходит из помещения:

• вентиляция;
• теплопроводность стен, окон, потолка и пр.;
• излучение.

По нормам СНиП, примерный объем циркуляции свежего воздуха – 20 кв. м. в час.Чтобы согреть вновь поступивший прохладный воздух необходимо дополнительное количество энергии. Расчет производится по той же формуле: kWt= 0,277*0,001*1,3*20*30=0,21606 (кВт/ч).

Формула для расчета теплопотерь выглядит так: Q=λ*(t1-t2)*S/L, где S — площадь стенки, L — толщина стены, λ — коэффициент теплопроводности,  который индивидуален для каждого материала.

Например, для кирпича λ = 0,5 Вт/(м*С), длина стены = 8 м, высота = 3 м, толщина стены = 0,5 м.

S= 4*8*3= 96 кв.м.

Q=0,5*30*96/0,5= 2880 (Вт)=2,88 (кВт).

Таким образом, теплопотери уже превышают необходимые энергозатраты для обогрева помещения без их учета. Но не стоит забывать, что необходимо ещё учесть показатель крышного перекрытия, а там теплопотери могут достигать нескольких десятков.Выходит, что для поддержания нормальной температуры в помещении требуется чуть ли не в пятнадцать раз больше электроэнергии, чем для его «чистого» обогрева.

Учет теплоизоляции

Значительную роль в расчете необходимой мощности играет теплоизоляция. Например, слой минеральной ваты в 2 м значительно снизит теплопотери , λ = 0,06 (для вышеперечисленных параметров):

Q= 0,06*30*40/0,2 = 360 (Вт) = 0, 36 (кВт).

При расчете теплопотерь пола во внимание берут то, что грунт имеет изначальную температуру около 5 градусов тепла.

Если помещение изолировано, то понадобится в среднем от 3 до 5 кВт для компенсации теплопотерь. Расчет собственного примера можно сделать по приведенному примеру, данные о конкретных материалах легко найти в справочниках.

Как выбрать обогреватель?

Произведя необходимые подсчеты, следует выбирать прибор по показателю максимальной мощности с небольшим запасом – умножая полученный в результате расчетов коэффициент на 1,2, тем более что все современные модели имеют терморегулятор.

Мощное устройство быстрее прогреет помещение. Сохранить тепло помогут шторы, которые служат своеобразным теплоизолятором. Для конвекторных обогревателей нужно создать условия по свободной циркуляции воздуха.

Выбрав устройство с помощью расчетов, Вы избежите лишней траты денег.

Только лучшие и достойные модели обогревателей

Содержание: 1. Простые вычисления по площади 2. Рассмотрим метод вычислений для комнат с высокими потолками 3. Дополнительные параметры, которые нужно учесть 4. Специфика и другие особенности 5. Климатические зоны тоже важны 6. Выводы

Если у вас возникла необходимость замены старых, вышедших из строя радиаторов, или же вы собираетесь произвести установку новой системы в строящемся доме, следует знать, как произвести расчет отопления по площади помещения.

Чтобы работа системы была эффективной, следует точно определить количество секций устанавливаемых радиаторов, чтобы теплоотдача и прогревание были оптимальными.

Простые вычисления по площади

• число окон и тип стеклопакетов на них;
• количество в комнате наружных стен;
• толщина стен здания и из какого материала они состоят;
• тип и толщина использованного утеплителя;
• диапазон температур в данной климатической зоне.

Тепло, которое для обогрева комнаты должны давать радиаторы: площадь следует умножить на тепловую мощность (100 Вт). К примеру, для комнаты в 18 кв.м требуется такая мощность батареи отопления:

18 кв.м х 100 Вт = 1800 Вт

То есть, в час для обогрева 18-ти квадратных метров необходимо 1,8 кВт мощности. Этот результат надо поделить на количество тепла, которое в час выделяет секция отопительного радиатора. Если данные в его паспорте указывают, что это составляет 170 Вт, то следующий этап вычислений выглядит так:

1800 Вт / 170 Вт = 10,59

Это число надо округлить до целого (обычно округляется в большую сторону) – получится 11. То есть, чтобы в комнате температура в отопительный сезон была оптимальной, необходимо установить радиатор отопления с 11-ю секциями.

Такой метод подходит только для вычисления величины батареи в помещениях с центральным отоплением, где температура теплоносителя не выше 70 градусов Цельсия.

Есть и более простой способ, который можно применять для обычных условий квартир панельных домов. В этом приблизительном расчете учитывается, что для обогрева 1,8 кв.м площади нужна одна секция. Другими словами, площадь помещения надо разделить на 1,8. Например, при площади 25 кв.м необходимо 14 частей:

25 кв.м / 1,8 кв.м = 13,89

Но такой метод расчета неприемлем для радиатора пониженной или повышенной мощности (когда средняя отдача одной секции варьируется в пределах от 120 до 200 Вт).

Рассмотрим метод вычислений для комнат с высокими потолками

Однако расчет отопления по площади не позволяет верно определить количество секций для комнат с потолками выше 3 метров. В этом случае надо применять формулу, учитывающую объем помещения. Для обогрева каждого кубического метра объема по рекомендациям СНИП необходим 41 Вт тепла. Так, для комнаты с потолками высотой 3 м и площадью 24 кв.м, расчет будет следующим:

24 кв.м х 3 м = 72 куб.м (объем комнаты).

72 куб.м х 41 Вт = 2952 Вт (мощность батареи для обогрева помещения).

Теперь следует узнать количество секций. В случае, если в документации радиатора указано, что теплоотдача одной его части в час составляет 180 Вт, надо разделить на это число найденную мощность батареи:

2952 Вт / 180 Вт = 16,4

Это число округляется до целого – получается, 17 секций, чтобы обогреть комнату объемом 72 куб.м.

Путём не сложных вычислений можно с лёгкостью определить нужные вам данные.

Дополнительные параметры, которые нужно учесть

Произведя примерный расчет количества секций радиаторов отопления для своей квартиры, не забудьте его откорректировать, приняв во внимание особенности помещения. Их нужно учитывать следующим образом:

• для угловой комнаты (две стены выходят на улицу) с одним окном мощность радиатора надо увеличить на 20%, а при двух окнах – на 30%;
• если радиатор монтируется в нише под окном, его теплоотдача снизится, это компенсируется увеличением мощности на 5%;
• на 10% следует увеличить, если окна выходят на северную либо северо-восточную сторону;
• экран, для красоты закрывающий радиаторы, «крадет» 15% их теплоотдачи, которые также надо учесть при расчете.

В самом начале следует рассчитать общее значение необходимой для помещения тепловой мощности, учитывая все наличествующие параметры и факторы. И лишь затем разделить это значение на количество тепла, которое выделяет в час одна секция. Результат при дробном значении, как правило, округляется до целого в большую сторону.

Специфика и другие особенности

Также возможна и другая специфика у помещений, для которых делается расчет, не все же они похожи и совершенно одинаковы. Это могут быть такие показатели как:

• температура теплоносителя меньше 70 градусов – число частей соответственно предстоит увеличить;
• отсутствие двери в проеме между двумя помещениями. Тогда требуется подсчитать общую площадь обоих помещений, чтобы вычислить количество радиаторов для оптимального обогрева;
• установленные на окнах стеклопакеты препятствуют потере тепла, следовательно, можно монтировать меньше секций батареи.

При замене старых чугунных батарей, которые обеспечивали нормальную температуру в комнате, на новые алюминиевые или биметаллические, калькуляция весьма проста. Умножитьте теплоотдачу одной чугунной секции (в среднем 150 Вт). Результат разделите на количество тепла одной новой части.

Климатические зоны тоже важны

Не для кого ни секрет, что в разных климатических зонах имеется разная потребность в обогреве, поэтому при проектировании проекта необходимо учитывать и эти показатели.

Климатические зоны также имеют свои коэффициенты:

• средняя полоса России имеет коэффициент 1,00, поэтому он не используется;
• северные и восточные регионы: 1,6;
• южные полосы: 0,7-0,9 (учитываются минимальные и среднегодовые температуры в регионе).

Выводы

Таким образом, расчет отопления по площади особых трудностей не представляет. Достаточно немного посидеть, разобраться и спокойно посчитать. С его помощью каждый владелец квартиры или дома может легко определить величину радиатора, который следует установить в комнате, кухне, ванной или в любом другом месте.

Если вы сомневаетесь в своих силах и знаниях – доверьте монтаж системы профессионалам. Лучше заплатить один раз профессионалам, чем сделать неправильно, демонтировать и повторно приступить к работе. Или же не сделать ничего вообще.

В продолжение темы: качественные межкомнатные двери www.dveri-tmk.ru помогут сохранить тепло в вашем доме или квартире. И упростить расчёты по площади отопления.

Если мы собираемся по максимуму экономить в той или иной сфере жизни, то необходимо хорошо представлять: куда, в каких количествах и на что тратятся наши деньги. А одной из наиболее чувствительных статей расходов семейного бюджета в наше время становятся коммунальные платежи. И если с затратами на электроэнергию относительная ясность имеется, так как по большей части все на виду и довольно понятно, то с отоплением – несколько сложнее.

Неважно, какая схема или система применяется для этих целей, в первую очередь необходимо обладать информацией, сколько тепла нам требуется для обогрева жилья? Да, вопрос звучит именно так, пока без перехода в «денежную плоскость». Да мы и не сможет спрогнозировать финансовые расходы, пока не выразим требуемую тепловую энергию в каких-то понятных величинах. Например, в киловаттах.

Вот этим и займемся сегодня.

Очень вкратце,  все это и так известно – просто требуется небольшая систематизация.

Современному человеку для комфортного проживания требуется создание определённого микроклимата, одной из важнейших составляющих которого является температура воздуха в помещении. И хотя «тепловые пристрастия» могут разниться, можно смело утверждать, что для большинства людей эта зона «температурного комфорта» лежит в диапазоне 18÷23 градуса.

Но когда на улице, например, отрицательная температура, то естественные термодинамические процессы стремятся все подвести под «общую планку», и тепло начинает из жилой зоны уходить. Тепловые потери – это совершенно нормальное с точки зрения физики явление. Вся система утепления жилья направлена на максимальное снижение таких потерь, но полностью их устранить невозможно. А отсюда вывод — отопление дома как раз и предназначено для восполнения этих самых тепловых потерь.

Как определиться с ними их количественно?

Простейший способ расчета необходимой тепловой мощности основывается на утверждении, что на каждый квадратный метр площади требуется 100 ватт тепла. Или — 1 кВт на 10 м².

Но даже не будучи специалистом, можно задуматься — а как такая «уравниловка» сочетается со спецификой конкретных домов и помещений в них, с размещением зданий на местности, с климатическими условиями региона проживания?

Так что лучше применить иной, более «скрупулезный» метод подсчета, в котором будет приниматься во внимание множество различных факторов. Именно такой алгоритм и заложен в основу предлагаемого ниже калькулятора.

Важно – вычисления проводятся для каждого отапливаемого помещения дома или квартиры отдельно. И лишь в конце подбивается общая сумма потребной тепловой энергии. Проще всего будет составить небольшую таблицу, в строках которой перечислить все комнаты с необходимыми для расчетов данными. Тогда, при наличии у хозяина под рукой плана своих жилых владений, много времени вычисления не займут.

И еще одно замечание. Результат может показаться весьма завышенным. Но мы должны правильно понимать – в итоге показывается то количество тепла, которое требуется для восполнения теплопотерь в самых неблагоприятных условиях. То есть – для поддержания температуры в помещениях +20 ℃ при самых низких температурах на улице, характерных для региона проживания. Иными словами — на пике зимних холодов в доме будет тепло.

Но такая супер-морозная погода, как правило, стоит весьма ограниченное время. То есть система отопления будет по большей части работать на более низкой мощности. А это означает, этот никакого дополнительного запаса закладывать особого смысла нет. Эксплуатационный резерв мощности будет и без того внушительным.

Ниже расположен калькулятор, а под ним будут размещены необходимые краткие пояснения по работе с программой.

Последовательно уносим данные в поля калькулятора.

• Первым делом определим климатические особенности – указанием примерной минимальной температуры, свойственной  региону проживания в самую холодную декаду зимы. Естественно, речь идет о нормальной для своего региона температуре, а не о каких-то «рекордах» в ту или иную стороны.

Кстати, понятное дело, это поле не будет меняться при расчетах для всех помещений дома. В остальных полях – возможны вариации.

• Далее идет группа из двух полей, в которых указываются площадь помещения (точно) и высота потолков (выбор из списка).

• Следующая группа данных учитывает особенности расположения помещения:

— Количеств внешних стен, то есть контактирующих с улицей (выбор из списка, от 0 до 3).

— Расположение внешней стены относительно стороны света. Есть стены, регулярно получающие заряд тепловой энергии от солнечных лучей. Но северная стена, например, солнца не видит вообще никогда.

— Если на местности, где расположен дом, выражено преобладание какого-то направления зимнего ветра (устойчивая роза ветров), то это тоже можно принять во внимание. То есть указать, находится ли внешняя стена на наветренной, подветренной или параллельной направлению ветра стороне. Если таких данных нет, то оставляем по умолчанию, и программа рассчитает, как для самых неблагоприятных условий.

— Далее, указывается, насколько утеплены стены. Выбирается из трех предложенных вариантов. Точнее даже, из двух, так как в доме с вообще неутепленными стенами затевать отопление — абсолютная бессмыслица.

— Два схожих поля поросят указать, с чем соседствует помещение «по вертикали», то есть что расположено сверху и снизу. Это поможет оценить размеры теплопотерь через полы и перекрытия.

• Следующая группа касается окон в помещении. Здесь важно и их количество, и размеры, и тип, в том числе – особенности стеклопакетов. По совокупности этих данных программа выработает поправочный коэффициент к результату расчетов.
• Наконец, на количество теплопотерь серьёзно влияет наличие в комнате дверей, выходящих на улицу, на балкон, в холодный подъезд и т.п. Если дверями регулярно в течение дня пользуются, то любое их открытие сопровождается притоком холодного воздуха. Понятно, что это требует возмещения в форме дополнительной тепловой мощности.

Все данные внесены – можно «давить на кнопку». В результате пользователь сразу получит искомое значение тепловой мощности для конкретного помещения.

Как уже говорилась, сумма всех значений даст результат за весь дом (за квартиру) в целом, в киловаттах.

По этой величине, считая ее минимумом, подбирают, кстати, и котел отопления. И именно эта суммарная величина понадобится, когда придёт время считать реальные денежные расходы на эксплуатацию системы отопления.

Советуем ознакомиться с более подробным материалом про подбор котла отопления для частного дома,  а также с материалом, какой вид топлива самый экономичный для обогрева дома.

А данные по каждой из комнат тоже весьма полезны — для подбора и расстановки радиаторов отопления, или для выбора подходящей модели электрического обогревателя.

Опубликовано 14 Июл 2018Рубрика: Теплотехника | 38 комментариев

Заметим, что охлаждение тела сточки зрения математики – это нагрев со знаком «минус». И нагрев, и охлаждение описываются одними и теми же формулами!

О каких задачах может идти речь? Представим небольшой перечень вопросов, на которые можно попытаться ответить, используя предложенный далее расчет в Excel:

• Сколько времени будет нагреваться деталь в печи?
• Сколько времени остывает отливка после выбивки из формы?
• Сколько времени требуется для нагрева воды в бочке на даче?
• Через какое время перемерзнет наружный водопровод при отсутствии разбора?
• Сколько времени нужно на охлаждение банки пива в холодильнике?

Расчет в Excel времени охлаждения (нагрева).

Алгоритм расчета базируется на законе Ньютона-Рихмана и на теоретических и практических исследованиях регулярного теплового режима советскими учеными Г.М. Кондратьевым («Регулярный тепловой режим», Москва, 1954г.) и М.А. Михеевым («Основы теплопередачи», Москва, 1977 г.).

Для примера выбран расчет времени нагрева до +22 °C в комнате с температурой воздуха +24 °C пивной алюминиевой банки с водой, предварительно охлажденной до +13 °C.

Исходные данные:

Параметров, необходимых для выполнения расчета времени охлаждения (нагрева) – 12 (см. скриншот).

Ориентировочные сведения о значениях коэффициента теплоотдачи α приведены в примечании к ячейке D3.

Теплофизические характеристики материала тела λ, a, ρ, c легко можно найти в справочниках или по запросу в Интернете. В нашем примере – это параметры воды.

В принципе, для выполнения расчета достаточно знать значения любой из пар характеристик:  λ, a или ρ, c. Но для возможности выполнения проверки и минимизации вероятности ошибки рекомендую заполнить значениями все 4 ячейки.

Вводим значения исходных данных в соответствующие ячейки листа Excel и считываем результат: нагрев воды от +13 °C до +22 °C в спокойном воздухе комнаты с постоянной температурой +24 °C   будет длиться 3 часа 25 минут.

Для справки в самом конце таблицы вычислено время нагрева без учета формы тела – 3 часа 3 минуты.

Алгоритм расчета:

• 13.1. F=2·H·L+2·B·L+2·H·B – для параллелепипеда;
• 13.2. F=π·D·L+2·π·D²/4 – для цилиндра;
• 13.3. F=π·D² – для шара.
• 14.1. V=H·L·B – для параллелепипеда;
• 14.2. V=L·π·D²/4 – для цилиндра;
• 14.3. V=π·D³/6 – для шара.
• 15. G=ρ·V
• 16.1 K=((π/H)²+(π/L)²+(π/B)²)^-1 – для параллелепипеда;
• 16.2 K=((2,405/(D/2))²+(π/L)²)^-1 – для цилиндра;
• 16.3 K=((D/2)/π)² – для шара.
• 17. m_∞=a/K
• 18. Bi=α·K·F/(λ·V)
• 19. Ψ=(1+1,44·Bi+Bi²)^-0,5
• 20. M=Ψ·Bi
• 21. m_αλ=M·m_∞
• 22. m_cρ=Ψ·α·F/(c·ρ·V)
• 23. Δ=ABS (1-m_αλ/m_cρ)·100
• 24. t=(LN (ABS (t_c-t₁)) -LN (ABS (t_c-t₂))/m_αλ
• 25. t_N=(LN (ABS (t_c-t₁)) -LN (ABS (t_c-t₂)))·c·ρ·V/(α·F)

Проверка расчета опытом.

Как не трудно догадаться такой несколько странный пример выбран не случайно, а для возможности проведения простого опыта и последующего сравнения результатов. Были взяты термометр, часы и произведены замеры температуры воды в банке в процессе нагревания. Результаты расчетов и опыта отражены на графиках.

Результаты проведенного опыта показали, что нагрев банки с водой от +13 °C до +22 °C в комнате (+24 °C) продолжался примерно 3 часа 20 минут. Это на 5 минут меньше расчетного времени по Кондратьеву и на 17 минут дольше времени по классическому закону Ньютона-Рихмана.

Близость результатов и радует, и удивляет. Но не стоит переоценивать полученные итоги! Время охлаждения (нагрева), вычисленное по предложенной программе расчета в Excel, можно использовать лишь для приблизительных оценок продолжительности процессов! Дело в том, что принятые в расчете константами теплофизические характеристики тела и коэффициент теплоотдачи таковыми на самом деле не являются. Они зависят от изменяющейся температуры! К тому же регулярный режим теплообмена устанавливается не сразу после помещения тела в среду, а спустя какое-то время.

Обратите внимание, что полученные из опыта значения температур банки с водой в течение первого часа расположены выше теоретической расчетной кривой (см. графики). Это означает, что коэффициент теплоотдачи в этом периоде времени был больше выбранного нами значения α=8,3 Вт/(м²·К).

Определим среднее значение α в первые 58 минут из результатов опыта. Для этого:

• Запишем t₂=17,5 °C в ячейку D6.
• Активируем («встанем мышью») ячейку D28.
• Выполним: Сервис – Подбор параметра.
• И установим в D28 значение 58 минут, изменяя ячейку D3.

α=9,2 Вт/(м²·К)!!!

Проделав ту же процедуру для t₂=22,5 °C и t=240 мин, получим α=8,3 Вт/(м²·К).

Выбранное при теоретическом расчете значение α (по рекомендации СП 50.13330.2012 и формуле из Справочника по физике – см. примечание к ячейке D3) чудесным образом, хотя и совершенно случайно, совпало со значением α, вычисленным по опытным данным.

Рассмотренным способом можно определять реальные точные средние значения коэффициента теплоотдачи тел с любой формой поверхности по практическим замерам всего двух значений температуры тела и промежутка времени между этими замерами.

Остается добавить, что температура банки с водой после рассмотренных 4-х часов в последующее время будет асимптотически приближаться к 24 °C.

Прошу уважающих труд автора  скачивать файл с программой расчетов после подписки на анонсы статей!

Ссылка на скачивание файла: vremya-ohlazhdeniya (xls 55,5KB).

P.S.

Так сколько часов составит время охлаждения алюминиевой банки с пивом 0,45 л от +20 °C до +8 °C в  холодильнике (+3°C)? По расчету в программе – 2,2…2,4 часа. Опытом не проверял… 🙂

P.P.S.

Любопытный (возможно, только для меня) факт обнаружился при работе над статьей. И у куба с размером ребер a, и у цилиндра с диаметром а и длиной а, и у шара с диаметром а отношение объема к площади поверхности одинаковое: V/F=a/6!!!

Другие статьи автора блога

На главную

—>

Статьи с близкой тематикой

Отзывы

Используемые источники:

• https://stroyday.ru/kalkulyatory/sistemy-otopleniya/kalkulyator-rascheta-neobxodimoj-moshhnosti-elektroobogrevatelya.html
• https://tehnopanorama.ru/obogrevateli/moshhnost-obogrevatelya.html
• https://otopleniedomov.com/otoplenie/raschet-otopleniya-po-ploshhadi-pomeshheniya-podrobnyjj-razbor-metodov.html
• https://stroyday.ru/kalkulyatory/sistemy-otopleniya/skolko-tepla-kvt-vam-trebuetsya-dlya-obogreva-doma-proveryaem-na-kalkulyatore.html
• http://al-vo.ru/teplotekhnika/vremya-ohlazhdeniya-nagreva.html

«Подогрев ГВС»

Данная публикация входит в цикл статей «Мифы ЖКХ», посвященный развенчанию лжетеорий жилищной сферы. Мифы и лжетеории, широко распространенные в ЖКХ России, способствуют росту социальной напряженности, развитию «Концепции вражды» между потребителями и исполнителями коммунальных услуг, что ведет к крайне негативным последствиям в жилищной отрасли. Статьи цикла рекомендуются, в первую очередь, для потребителей жилищно-коммунальных услуг, однако, и специалисты по вопросам ЖКХ могут найти в них что-то полезное. Кроме того, распространение публикаций цикла «Мифы ЖКХ» среди потребителей ЖКУ может способствовать более глубокому пониманию сферы ЖКХ жильцами многоквартирных домов, что ведет к развитию конструктивного взаимодействия между потребителями и исполнителями коммунальных услуг. Полный перечень статей цикла «Мифы ЖКХ» доступен по ссылке > > >

**************************************************

В настоящей статье рассмотрена лжетеория о незаконности предъявления к оплате потребителям коммунальных услуг стоимости теплоэнергии, содержащейся в потребленной горячей воде (нередко исполнители коммунальной услуги по горячему водоснабжению стоимость такой теплоэнергии указывают в квитанции в строке «подогрев ГВС», либо «тепло в ГВС»).

Разберемся, что же такое «подогрев ГВС» и законно ли его предъявление к оплате потребителям коммунальной услуги по горячему водоснабжению.

Если горячая вода поступает в многоквартирный дом из централизованной сети горячего водоснабжения, то никакого дополнительного подогрева этой горячей воды непосредственно в многоквартирном доме не производится (в доме не установлено ни котлов, ни теплообменников и т.п.). Следовательно, предъявление к оплате некого «подогрева ГВС» незаконно. Кроме того, такой коммунальной услуги «подогрев ГВС» действующим законодательством не установлено — Правила предоставления коммунальных услуг собственникам и пользователям помещений в многоквартирных домах и жилых домов, утвержденные ПП РФ от 06.05.2011 № 354 (далее — Правила 354) содержат исчерпывающий перечень коммунальных услуг, среди которых никакого «подогрева ГВС» нет. Таким образом, «подогрев ГВС» — несуществующая услуга, незаконно предъявляемая потребителям к оплате.

В настоящей статье рассмотрим, как же обстоят дела на самом деле.

Теплоэнергия в ГВС

Для понимания, что же такое «подогрев ГВС», необходимо прежде всего рассмотреть сам процесс производства горячей воды для горячего водоснабжения (далее — ГВС) с технической точки зрения. А процесс этот упрощенно состоит из следующих этапов — сначала подготавливается холодная вода, затем она нагревается до установленной соответствующими нормами температуры, а потом подается потребителю в виде горячей воды. Стоимость ГВС для потребителей до марта 2015 года устанавливалась уполномоченными органами государственной власти субъектов РФ в рублях за кубический метр.

Еще в 2012 году Правительство РФ признало наличие проблемы, обусловленной установлением тарифа на ГВС в рублях за кубический метр горячей воды. Проблема заключалась в том, что при расчете этого тарифа необходимо было учитывать, что непосредственно сама холодная вода поставлялась водоснабжающей организацией в теплоснабжающую организацию, которая, в свою очередь, осуществляла нагрев этой воды до требуемой температуры и поставляла потребителям уже горячую воду. При этом если объем холодной воды (в кубометрах) и объем горячей воды (в кубометрах), полученный после нагрева этой воды, были практически равны, то объем затраченной на этот нагрев теплоэнергии существенно отличался в зависимости от конкретных условий предоставления ГВС — от состояния и протяженности сетей, от наличия/отсутствия циркуляционных контуров и т.п.

На уровне субъектов для расчета объема теплоэнергии, затраченной на подогрев одного кубометра холодной воды до состояния горячей воды, применялись некие коэффициенты, которые в большинстве своем составляли величину, близкую к 0,06.

Разъясним физический смысл этого коэффициента.

1 калория тепла (энергии) необходима для нагрева 1 грамма воды на 1 градус Цельсия. Следовательно, для нагрева одной тонны воды (1 миллион грамм) на 1 градус потребуется 1 млн калорий или 1 мегакалория (Мкал). Например, для нагрева 1 кубометра воды от 0 до 60 градусов цельсия (60 градусов — нижняя граница допустимого интервала температуры горячей воды, предоставляемой потребителям в жилых и многоквартирных домах в качестве ГВС) потребуется 60 мегакалорий (Мкал), что равно 0,06 (0,060) гигакалорий (Гкал).

В некоторых случаях учитывалось, что холодная вода нагревается до требуемой температуры не от 0 градусов Цельсия, а летом — от 15, а зимой — от 5. Если взять усредненную начальную температуру холодной воды 10 градусов, то для нагрева одного кубометра такой воды до 60 градусов потребуется 0,05 Гкал.

При этом могли учитываться потери тепла в теплосети. Например, если потери составляют 20%, то затраты тепла на подогрев воды упрощенно можно рассчитать следующим образом: конечное (требуемое) теплосодержание кубометра воды 0,06 Гкал принимается как 80% от теплосодержания, обеспеченного на выходе из котельной, исходя из чего определяется теплосодержание на выходе из котельной 0,075 Гкал (0,06 / 0,8 = 0,075 Гкал, что соответствует температуре 75 градусов Цельсия). Затем из полученной цифры вычитается начальное теплосодержание холодной воды (0,01 Гкал, соответствующая 10 градусам Цельсия), в результате чего получается количество тепла, необходимое для нагрева одного кубометра воды, равное для рассматриваемого случая 0,065 Гкал.

Разумеется, для разных субъектов, для разных муниципальных образований приведенные цифры могли разниться — это могло быть и 0,05 Гкал/куб.м, и 0,08 Гкал/куб.м, но в подавляющем числе случаев коэффициент все же был близок к 0,06 Гкал/куб.м.

И именно количество гигакалорий, потраченных на нагрев ГВС, и называют «подогрев ГВС».

Если внимательно изучить квитанцию, то можно увидеть, что стоимость ГВС чаще всего состоит из двух частей: непосредственно вода (называемая или «холодная вода для ГВС» или даже просто «ГВС»), стоимость которой очень близка или даже равна стоимости холодной воды, указанной в строке «ХВС», и тот самый «подогрев ГВС» (или «тепло в ГВС»).

Таким образом, «подогрев ГВС» — это не отдельная коммунальная услуга, а составная часть коммунальной услуги по горячему водоснабжению.

В соответствии с поправками, внесенными Постановлением Правительства РФ от 14.02.2015 №129 в Правила установления и определения нормативов потребления коммунальных услуг, утвержденные ПП РФ от 23.05.2006 №306, органы госвласти субъектов РФ при установлении нормативов потребления коммунальной услуги по горячему водоснабжению (далее — ГВС) имеют право, а с 2020 года — обязаны утверждать нормативы потребления холодной воды для предоставления коммунальной услуги по горячему водоснабжению в жилом помещении и норматив расхода тепловой энергии на подогрев холодной воды для предоставления коммунальной услуги по горячему водоснабжению.

То есть, применяемый ранее «коэффициент», позволяющий определить объем теплосодержания в ГВС, теперь вполне официально именуется норматив расхода тепловой энергии на подогрев холодной воды для предоставления коммунальной услуги по горячему водоснабжению. При этом объем теплоэнергии, рассчитанный исходя из этого норматива и объема потребленной конкретным потребителем горячей воды, как раз и указывается в строке «подогрев ГВС».

Согласно Правилам 354 (в редакции ПП РФ от 14.02.2015 №129) расчет стоимости ГВС производится путем суммирования стоимости двух компонентов — стоимости теплоносителя (непосредственно самой воды) и стоимости тепла, затраченного на нагрев этой воды до требуемой температуры («подогрев ГВС»).

Дополнительно стоит отметить, что если ГВС производится внутри дома с помощью теплообменника (или котла), то объем теплоэнергии, затраченной на «подогрев ГВС», рассчитывается исходя не из норматива расхода теплоэнергии, а из фактически потребленного тепла (или иного затраченного на нагрев коммунального ресурса).

«Подогрев ГВС» не является самостоятельной коммунальной услугой, указанным термином называют объем теплоэнергии, затраченный на подогрев холодной воды для предоставления коммунальной услуги по горячему водоснабжению. Указанная теплоэнергия является одним из компонентов коммунальной услуги по ГВС.

При установлении органами госвласти субъекта РФ двухкомпонентного тарифа на ГВС предъявление к оплате потребителю стоимости ГВС в виде стоимости двух отдельных компонентов этой услуги действующему законодательству не противоречит.

Калькулятор удельной теплоемкости

Этот калькулятор удельной теплоемкости представляет собой инструмент, который определяет теплоемкость нагретого или охлажденного образца. Удельная теплоемкость – это количество тепловой энергии, которое необходимо подать на образец весом 1 кг, чтобы повысить его температуру на 1 K . Прочтите, чтобы узнать, как правильно применить формулу теплоемкости для получения достоверного результата.

Как рассчитать удельную теплоемкость

1. Определите, хотите ли вы нагреть образец (дать ему немного тепловой энергии) или охладить (отобрать немного тепловой энергии).
2. Укажите количество подаваемой энергии как положительное значение. Если вы хотите охладить образец, введите вычтенную энергию как отрицательное значение. Например, предположим, что мы хотим уменьшить тепловую энергию образца на 63 000 Дж. Тогда Q = -63 000 Дж .
3. Определите разницу температур между начальным и конечным состоянием образца и введите ее в калькулятор теплоемкости. Если образец остынет, разница будет отрицательной, а если нагретой – положительной.Допустим, мы хотим охладить образец на 3 градуса. Тогда ΔT = -3 K . Вы также можете перейти в расширенный режим , чтобы ввести начальное и конечное значения температуры вручную.
4. Определите массу образца. Примем м = 5 кг .
5. Рассчитайте удельную теплоемкость как c = Q / (мΔT) . В нашем примере это будет равно c = -63,000 Дж / (5 кг * -3 K) = 4200 Дж / (кг · K) . Это типичная теплоемкость воды.

Если у вас возникли проблемы с единицами измерения, воспользуйтесь нашими калькуляторами преобразования температуры или веса.

Формула теплоемкости

Формула для определения теплоемкости выглядит так:

Q – количество подводимого или отведенного тепла (в джоулях), м – масса образца, а ΔT – разница между начальной и конечной температурами. Теплоемкость измеряется в Дж / (кг · К).

Типовые значения удельной теплоемкости

Вам не нужно использовать калькулятор теплоемкости для большинства обычных веществ.Ниже приведены значения удельной теплоемкости некоторых из самых популярных.

• лед: 2,100 Дж / (кг · К)
• вода: 4,200 Дж / (кг · К)
• водяной пар: 2,000 Дж / (кг · К)
• базальт: 840 Дж / (кг · К)
• гранит: 790 Дж / (кг · К)
• алюминий: 890 Дж / (кг · К)
• железо: 450 Дж / (кг · К)
• медь: 380 Дж / (кг · К)
• свинец: 130 Дж / (кг · К)

Имея эту информацию, вы также можете рассчитать, сколько энергии вам нужно подать на образец, чтобы повысить или понизить его температуру.Например, вы можете проверить, сколько тепла вам нужно, чтобы довести до кипения воду, чтобы приготовить макароны.

Хотите знать, что на самом деле означает результат? Воспользуйтесь нашим калькулятором потенциальной энергии, чтобы проверить, насколько высоко вы поднимете образец с таким количеством энергии. Или проверьте, насколько быстро может двигаться образец, с помощью этого калькулятора кинетической энергии.

Что такое удельная теплоемкость при постоянном объеме?

Удельная теплоемкость – это количество тепла или энергии, необходимое для изменения одной единицы массы вещества постоянного объема на 1 ° C .Формула: Cv = Q / (ΔT ⨉ m) .

Какова формула удельной теплоемкости?

Формула для удельной теплоемкости C вещества с массой м равна C = Q / (м ⨉ ΔT) . Где Q – добавленная энергия, а ΔT – изменение температуры. Удельная теплоемкость во время различных процессов, таких как постоянный объем Cv и постоянное давление Cp , связаны друг с другом соотношением удельной теплоемкости ɣ = Cp / Cv или газовой постоянной R = ЦП - ЦВ .

В каких единицах указывается удельная теплоемкость?

Удельная теплоемкость измеряется в Дж / кг K или Дж / кг C , поскольку это тепло или энергия, необходимая во время процесса постоянного объема для изменения температуры вещества с единичной массой на 1 ° C или 1 ° K. .

Какое значение удельной теплоемкости воды?

Удельная теплоемкость воды составляет 4179 Дж / кг K , количество тепла, необходимое для повышения температуры 1 г воды на 1 градус Кельвина.

В каких единицах измерения удельная теплоемкость выражена в британской системе мер?

Удельная теплоемкость измеряется в БТЕ / фунт ° F в британских единицах и в Дж / кг K в единицах СИ.

Какое значение удельной теплоемкости меди?

Удельная теплоемкость меди 385 Дж / кг K . Вы можете использовать это значение для оценки энергии, необходимой для нагрева 100 г меди на 5 ° C, то есть Q = m x Cp x ΔT = 0,1 * 385 * 5 = 192,5 Дж.

Какова удельная теплоемкость алюминия?

Удельная теплоемкость алюминия 897 Дж / кг K .Это значение почти в 2,3 раза больше теплоемкости меди. Вы можете использовать это значение для оценки энергии, необходимой для нагрева 500 г алюминия на 5 ° C, то есть Q = m x Cp x ΔT = 0,5 * 897 * 5 = 2242,5 Дж.

17.12: Многоступенчатые задачи с изменением состояния

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

1. Многоступенчатые задачи с изменениями состояния
2. Резюме
3. Авторы и авторства

У вас есть кубик льда.Какой процесс потребует больше энергии – таяние кубика льда или превращение воды в пар? Короткий ответ заключается в том, что для преобразования воды в пар требуется больше энергии. Длинный ответ – это действительно вопрос: как перейти от одной точки к другой? Какая температура льда? Какова масса этого кубика льда? Многое уходит на то, чтобы взять материал от начальной до конечной точки.

Многоступенчатые задачи с изменением состояния

Кривые нагрева показывают фазовые изменения, которым подвергается вещество при непрерывном поглощении тепла.\ text {o} \ text {C} \)

Неизвестно

• \ (\ Delta H_ \ text {total} =? \: \ Text {кДж} \)

Выполните шаги, описанные ранее. Обратите внимание, что масса воды необходима для расчетов, включающих удельную теплоемкость, в то время как количество молей воды необходимо для расчетов, связанных с изменениями состояния. Все количества тепла должны быть в килоджоулей, чтобы их можно было сложить вместе, чтобы получить общую сумму для пятиэтапного процесса.\ text {o} \ text {C} \) равно \ (133.4 \: \ text {kJ} \). Наибольшее поглощение тепла происходит при испарении жидкой воды.

Сводка

• Описаны многоступенчатые вычисления изменений состояния.

Авторы и авторство

• Фонд CK-12 Шэрон Бьюик, Ричард Парсонс, Тереза ​​Форсайт, Шонна Робинсон и Жан Дюпон.

Расчет удельной теплоемкости | Химия для неосновных

• Выполните расчет удельной теплоемкости.

Обладает ли вода высокой способностью поглощать тепло?

Да. В автомобильном радиаторе он служит для охлаждения двигателя, по сравнению с которым он работал бы в противном случае. (На картинке выше радиатор – это черный объект слева.) Когда вода циркулирует в двигателе, она поглощает тепло от блока цилиндров. Когда вода проходит через радиатор, охлаждающий вентилятор и воздействие внешней среды позволяют воде немного остыть, прежде чем она снова пройдет через двигатель.

Расчет удельной теплоемкости

Удельную теплоемкость вещества можно использовать для расчета изменения температуры, которому подвергнется данное вещество при нагревании или охлаждении. Уравнение, связывающее тепло с удельной теплотой, массой и изменением температуры, показано ниже.

Поглощаемое или выделяемое тепло измеряется в джоулях. Масса измеряется в граммах. Изменение температуры определяется выражением, где – конечная температура, а – начальная температура.

Пример задачи: расчет удельной теплоемкости

Кусок металлического кадмия массой 15,0 г поглощает 134 Дж тепла при повышении температуры с 24,0 ° C до 62,7 ° C. Рассчитайте удельную теплоемкость кадмия.

Шаг 1. Составьте список известных количеств и спланируйте проблему .

Известный

• тепла = = 134 Дж
• масса = = 15,0 г

Неизвестно

Уравнение теплоемкости может быть преобразовано в решение для удельной теплоемкости.

Шаг 2: Решить .

Шаг 3. Подумайте о своем результате .

Удельная теплоемкость кадмия, металла, довольно близка к удельной теплоемкости других металлов. Результат состоит из трех значащих цифр.

Поскольку известны самые конкретные значения теплоемкости, их можно использовать для определения конечной температуры, достигаемой веществом при его нагревании или охлаждении. Предположим, что образец воды весом 60,0 г при 23,52 ° C был охлажден за счет отвода 813 Дж тепла.Изменение температуры можно рассчитать с помощью уравнения теплоемкости.

Поскольку вода охлаждалась, температура снижается. Конечная температура:

Сводка

• Проиллюстрированы расчеты удельной теплоемкости.

Практика

Решите задачи по ссылке ниже:

http://www.sciencebugz.com/chemistry/chprbspheat.htm

Обзор

Вопросы

1. У разных материалов разная теплоемкость?
2. Как масса влияет на поглощаемое тепло?
3. Если мы знаем удельную теплоемкость материала, можем ли мы определить, сколько тепла выделяется при заданном наборе обстоятельств?

• удельная теплоемкость: Количество энергии, необходимое для повышения температуры 1 грамма вещества на 1 ° C.

термодинамика – Расчет удельной теплоемкости – Как ввести значение массы, когда вода течет по трубе?

Я использовал этот калькулятор удельной теплоемкости для расчета энергии в джоулях, необходимой для изменения температуры в массе воды https://www.omnicalculator.com/physics/specific-heat

Калькулятор требует ввода следующих значений –

• Желаемое изменение температуры
• Масса нагреваемого материала
• Удельная теплоемкость материала

Предположим, я хочу нагреть воду, протекающую по трубе, с помощью джоулева нагрева для нагрева трубы.Я знаю изменение температуры, которое я хочу вызвать, и я знаю удельную теплоемкость воды – как мне рассчитать массу?

Допустим, объем воды в трубе составляет 10 кубических мм – однако эта вода движется. Предположим, расход воды по трубе составляет 200 кубических миллиметров в секунду. (Гипотетические значения, конечно)

· 10 разделить на 200 = 0,05 секунды для 10 кубических мм, протекающих через трубу, поэтому ввод массы 10 кубических мм в расчет удельной теплоемкости дает приблизительный результат энергии в джоулях, необходимый для нагрева протекающей через трубу воды. труба на период времени 0.05 секунд ? (Я говорю приблизительный результат, потому что вода все еще движется по трубе).

Я понимаю, что джоули в этом расчете не являются реальной энергией, необходимой для нагрева воды. Я понимаю, что этот расчет может быть не совсем правильным – или единственным – для использования, но мне просто нужно понять это как отправную точку. Я понимаю, что существует больше факторов, участвующих в вычислении того, как нагревается вода (температура окружающей среды, теплопередача, ламинарный или турбулентный поток), но я просто хочу понять, как оценить правильное значение массы в этом конкретном расчете.

Мне кажется, что если вода течет, мы должны учитывать время, которое требуется массе воды, чтобы пройти через источник тепла. Также кажется разумным предположить, что энергия, необходимая для нагрева этой воды, применима только в то время, когда вода находится в контакте с источником тепла. Могу ли я тогда предположить, что энергия в джоулях, которую я получаю из этого расчета, соответствует периоду 0,05 секунды?

Расчет энергии, необходимой для превращения льда в пар

Этот рабочий пример задачи демонстрирует, как рассчитать энергию, необходимую для повышения температуры образца, которая включает изменения фазы.Эта задача находит энергию, необходимую для превращения холодного льда в горячий пар.

Проблема энергии льда в пар

Какое количество тепла в Джоулях необходимо для превращения 25 граммов льда с температурой -10 ° C в пар с температурой 150 ° C?
Полезная информация:
теплота плавления воды = 334 Дж / г
теплота испарения воды = 2257 Дж / г
удельная теплоемкость льда = 2,09 Дж / г · ° C
удельная теплоемкость воды = 4,18 Дж / г · ° C
удельная теплоемкость пара = 2,09 Дж / г · ° C

Решение проблемы

Полная необходимая энергия представляет собой сумму энергии, необходимой для нагрева льда с температурой -10 ° C до льда с температурой 0 ° C, плавления льда с температурой 0 ° C в воду с температурой 0 ° C, нагрева воды до 100 ° C и преобразования воды с температурой 100 ° C в воду. 100 ° C пара и нагрев пара до 150 ° C.Чтобы получить окончательное значение, сначала рассчитайте отдельные значения энергии, а затем сложите их.

Шаг 1:

Найдите количество тепла, необходимое для повышения температуры льда с -10 ° C до 0 ° C. Используйте формулу:

q = mcΔT

где

• q = тепловая энергия
• м = масса
• c = удельная теплоемкость
• ΔT = изменение температуры

В этой проблеме:

• q =?
• м = 25 г
• c = (2.09 Дж / г · ° C
• ΔT = 0 ° C – -10 ° C (Помните, что вычитание отрицательного числа равносильно сложению положительного числа.)

Подставьте значения и решите для q:

q = (25 г) x (2,09 Дж / г · ° C) [(0 ° C – -10 ° C)]
q = (25 г) x (2,09 Дж / г · ° C) x (10 ° C)
q = 522,5 Дж

Тепло, необходимое для повышения температуры льда с -10 ° C до 0 ° C = 522,5 Дж.

Шаг 2:

Найдите количество тепла, необходимое для преобразования льда с температурой 0 ° C в воду с температурой 0 ° C.

Используйте формулу тепла:

q = м · ΔH _f

где

Для этой проблемы:

• q =?
• м = 25 г
• ΔH _f = 334 Дж / г

Подстановка значений дает значение для q:

q = (25 г) x (334 Дж / г)
q = 8350 Дж

Тепло, необходимое для преобразования льда 0 ° C в воду 0 ° C = 8350 Дж.

Шаг 3:

Найдите количество тепла, необходимое для повышения температуры воды с 0 ° C до 100 ° C.
q = mcΔT
q = (25 г) x (4,18 Дж / г · ° C) [(100 ° C – 0 ° C)]
q = (25 г) x (4,18 Дж / г · ° C) x (100 ° C)
q = 10450 Дж
Тепло, необходимое для повышения температуры воды с 0 ° C до 100 ° C воды = 10450 Дж
Шаг 4:

Найдите количество тепла, необходимое для преобразования воды при температуре 100 ° C в пар при температуре 100 ° C.
q = m · ΔH _v
, где
q = тепловая энергия
m = масса
ΔH _v = теплота испарения
q = (25 г) x (2257 Дж / г)
q = 56425 Дж
тепло, необходимое для преобразования воды при 100 ° C в пар при 100 ° C = 56425

Шаг 5:

Найдите количество тепла, необходимое для преобразования пара при 100 ° C в пар при 150 ° C
q = mcΔT
q = (25 г) x (2.09 Дж / г · ° C) [(150 ° C – 100 ° C)]
q = (25 г) x (2,09 Дж / г · ° C) x (50 ° C)
q = 2612,5 Дж
Тепло требуется для преобразования пара 100 ° C в пар 150 ° C = 2612,5

Шаг 6:

Найдите общую тепловую энергию. На этом последнем этапе соберите все ответы из предыдущих расчетов, чтобы охватить весь температурный диапазон.

Нагрев _Итого = Нагрев _{Шаг 1} + Нагрев _{Шаг 2} + Нагрев _{Шаг 3} + Нагрев _{Шаг 4} + Нагрев _{Шаг 5}
Нагрев _Итого = 522.5 Дж + 8350 Дж + 10450 Дж + 56425 Дж + 2612,5 Дж
Нагрев _Всего = 78360 Дж

Ответ:

Тепло, необходимое для преобразования 25 граммов льда с температурой -10 ° C в пар с температурой 150 ° C, составляет 78360 Дж или 78,36 кДж.

Источники

• Аткинс, Питер и Лоретта Джонс (2008). Химические принципы: поиски понимания (4-е изд.). В. Х. Фриман и компания. п. 236. ISBN 0-7167-7355-4.
• Ge, Xinlei; Ван, Сидун (2009).«Расчеты депрессии точки замерзания, повышения точки кипения, давления пара и энтальпий испарения растворов электролитов с помощью модифицированной модели корреляции трех параметров». Журнал химии растворов . 38 (9): 1097–1117. DOI: 10.1007 / s10953-009-9433-0
• Отт, Б.Дж. Беван и Джулиана Берио-Гоутс (2000) Химическая термодинамика: передовые приложения . Академическая пресса. ISBN 0-12-530985-6.
• Янг, Фрэнсис У.; Sears, Mark W .; Земанский, Хью Д. (1982). Университетская физика (6-е изд.). Ридинг, Массачусетс: Эддисон-Уэсли. ISBN 978-0-201-07199-3.

Видео с вопросом: Расчет энергии, необходимой для нагрева массы по известному изменению температуры

Стенограмма видео

Определите, сколько энергии необходимо для нагрева двух килограммов воды на три градуса Цельсия. Используйте значение 4184 джоулей на килограмм градусов Цельсия для удельной теплоемкости воды.Дайте свой ответ двум значащим цифрам.

Хорошо, в этом упражнении мы начнем с двух килограммов воды. И мы хотим нагреть эту воду так, чтобы ее температура повысилась на три градуса по Цельсию. Итак, какой бы ни была температура сейчас, мы хотим увеличить ее на три градуса по Цельсию. Назовем это изменение температуры Δ𝑇. И мы обозначим массу этой воды, два килограмма, как 𝑚. Учитывая удельную теплоемкость воды, мы хотим знать, сколько энергии необходимо, чтобы нагреть это количество воды на столько.

Мы можем вспомнить математическое соотношение, которое поможет нам решить эту проблему. Это соотношение говорит нам, что количество энергии, необходимое для повышения температуры на некоторую величину, Δ some, некоторого количества вещества, 𝑚, равно произведению этих двух значений на удельную теплоемкость этого вещества. И мы напоминаем, что в целом удельная теплоемкость говорит нам, сколько энергии необходимо для нагрева одного килограмма данного материала на один градус Цельсия. Для жидкой воды это 4184 джоуля.

Другими словами, если мы прибавим это количество джоулей энергии к одному килограмму воды, то мы повысим ее температуру на один градус Цельсия. Итак, зная массу воды, изменение температуры, на которое мы хотим повлиять, Δ𝑇 и удельную теплоемкость воды, мы готовы рассчитать необходимую энергию. Подставляя эти значения для 𝑚, 𝐶 и Δ𝑇, давайте на мгновение взглянем на единицы измерения.

Обратите внимание, что у нас есть единицы массы в килограммах и в числителе, и в знаменателе.Это означает, что эти единицы будут отменены. У нас также есть единицы измерения температуры в градусах Цельсия как в знаменателе, так и в числителе. Так что эти отряды тоже отменяются. При вычислении этого продукта у нас останутся просто джоули, единицы энергии. Это подтверждает, что мы на правильном пути. И когда мы рассчитываем это произведение, мы находим результат 25104 джоулей.

Это не окончательный ответ, потому что в постановке задачи мы видим, что мы должны дать ответ в виде двух значащих цифр.Первая значимая цифра в этом числе – два. Следующая значимая цифра – пятерка. И третья значимая цифра – это единица. Мы оставим только два таких. А поскольку наша третья значащая цифра меньше пяти, это означает, что мы не будем округлять. Мы оставим наши первые две значащие цифры такими, какие они есть, два и пять. Округляя результат до двух значащих цифр, мы получаем 25000 джоулей. Именно столько энергии потребуется, чтобы нагреть два килограмма воды на три градуса Цельсия.

Основные схемы нагрева воды | Сантехника Перспектива

Уже 2012 год, и в этом выпуске мы постараемся дать вам много информации и полезных схем, связанных с нагревом воды. Я не получаю много запросов, поэтому я рад удовлетворить такую ​​актуальную тему. Самое приятное, что вам не придется слишком много читать от меня, поскольку эти диаграммы и формулы говорят сами за себя! Итак, поехали…

БТЕ

Британская тепловая единица (BTU) – это единица измерения тепловой энергии.Одна БТЕ – это количество тепловой энергии, необходимое для подъема одного фунта воды на 1 ° F. Вода весит 8,33 фунта на галлон, поэтому мы можем подсчитать, что один галлон воды требует 8,33 БТЕ для повышения температуры на 1 ° F.

БТЕ СОДЕРЖАНИЕ ТОПЛИВА

ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ БТЕ В ЧАС

УГОЛЬ

1 фунт = 10,000 – 15,000

1 тонна = 25 миллионов (прибл.)

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО

1 кВт = 3,412

МАСЛО

1 галлон топлива # 1 = 136,000

1 галлон # 2 топлива = 138,500

1 галлон # 3 топлива = 141,000

1 галлон # 5 Топливо = 148,500

1 галлон # 6 Топливо = 152000

ГАЗ

1 фунт бутана = 21,300

1 галлон бутана = 102,800

1 куб. Фут.бутана = 3,280

1 куб. Фут. произведенного газа = 530

1 куб. Фут. смешанных = 850

1 куб. Фут. натуральных = 1,075

1 куб. Фут. пропана = 2,570

1 фунт пропана = 21 800

1 галлон пропана = 91000

ПОДСТАВКА

1 котельная мощность (л. С.) = 33 475 БТЕ

1 Мощность котла (л. С.) = 34.5 фунтов пара при 212ºF,

1 котельная мощность (л. С.) = 9,81 кВт

ОХЛАЖДЕНИЕ

1 тонна охлаждения = 12000

ИНФОРМАЦИЯ О ГАЗЕ

ПРИРОДНЫЙ ПРОПАН

Удельный вес = 0,62 1,52

Пределы воспламеняемости (смесь ГАЗ / ВОЗДУХ) = 4% -14% 2.4% -9,6%

Максимальное распространение пламени (смесь ГАЗ / ВОЗДУХ) = 10% 5%

Температура возгорания = 1200ºF 950ºF

1 фунт газа (1 фунт / кв. Дюйм) = 28 дюймов водяного столба (водяного столба)

1 фунт газа (1 фунт / кв. Дюйм) = 16 унций (унций)

1 терм. = 100 000 БТЕ

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ

1 Киловатт (кВт) = 3412 БТЕ в час

1 киловатт (кВт) = 1000 Вт в час

Испарится 1 киловатт-час (кВтч) 3.5 фунтов воды при температуре 212ºF

Ампер – однофазный (1 Ø) = кВт x 1000 или ВАТТА
НАПРЯЖЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЕ

Ампер – трехфазный (3 Ø) = кВт x 1000 или ВАТТА
НАПРЯЖЕНИЕ x 1,732 НАПРЯЖЕНИЕ x 1.732

ВОДЯНЫЕ ФОРМУЛЫ

БТЕ в час Требование

БТЕ = галлонов в минуту x повышение температуры x 8,33 фунта / галлон x 60 минут

БТЕ = (галлонов в минуту x повышение температуры x 8,33 фунта / галлон x 60 минут)

% КПД

Эффективность теплопередачи

% = (галлонов в час x повышение температуры x 8.33 фунта / галлон)
БТЕ / час ВХОД

Время нагрева

Время в часах = (галлонов в час x повышение температуры x 8,33 фунта / галлон)
(ВВОД БТЕ / час x% КПД)

Повышение температуры

Темп. Рост (∆T) = (ВХОД БТЕ / час x% КПД)

(галлонов в минуту x 60 минут x 8,33 фунта / галлон)

GPH Восстановление

Электрический = (ВХОДНОЙ кВт x 3412 БТЕ / кВт x% КПД)

(Повышение температуры x 8.33 фунта / галлон)

Газ = (ВВОД БТЕ / час x% КПД)

(повышение температуры x 8,33 фунта / галлон)

ФОРМУЛА СМЕШАННОЙ ВОДЫ

% требуемой горячей воды = (смешанная вода ºF – холодная вода ºF)

(горячая вода ºF – холодная вода ºF)

ВОДНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

1 галлон = 8,33 фунта

1 галлон = 231 кубических дюймов

1 кубический фут = 7.48 галлонов

1 кубический фут = 62,428 фунта (при 39,2 ° F – максимальная плотность)

1 кубический фут = 59,83 фунта (при 212ºF – точка кипения)

1 фут водяного столба (вод.ст.) = 0,4333 фунта / кв.дюйм

Вода расширяется на 4,34% при нагревании от 40 ° F до 212 ° F

Вода расширяется на 8% при замерзании

СУДНО ОТКРЫТОЕ

ТОЧКА КИПЕНИЯ ПРИ ВЫСОТЕ 0 PSI

212ºF 0 футов (уровень моря)

210ºF 1000 футов

208ºF 2000 футов

207ºF 3000 футов

205ºF 4000 футов

203ºF 5000 футов

201ºF 6000 футов

199ºF 7000 футов

ТОЧКА КИПЕНИЯ ЗАКРЫТОГО СУДНА @ PSI @ Уровень моря

МАНОМЕТР ТОЧКИ КИПЕНИЯ

212ºF 0 фунтов на кв. Дюйм

240ºF 10 фунтов / кв. Дюйм

259ºF 20 фунтов / кв. Дюйм

274ºF 30 фунтов на кв. Дюйм

287ºF 40 фунтов / кв. Дюйм

298ºF 50 фунтов / кв. Дюйм

316ºF 70 фунтов / кв. Дюйм

331ºF 90 фунтов на кв. Дюйм

ИНТЕРНЕТ-РЕСУРСЫ

Существует неограниченное количество онлайн-инструментов и калькуляторов для каждой математической формулы.В Интернете полно полезных ресурсов, позволяющих выполнить работу быстрее. Вот несколько ссылок на полезные веб-сайты:

ВЕБ-АДРЕС ВЕБ-САЙТА / ПРОГРАММЫ

Расчет размера расширительного бака Amtrol https://amtrol.com/support/sizing.html

Engineering Toolbox https://www.engineeringtoolbox.com/

(онлайн) https: // www.statewaterheatersizing.com/

Расчет размеров водонагревателя AO Smith (онлайн) https://www.hotwatersizing.com/

Размер водонагревателя Lochinvar (Загрузить) https://www.lochinvar.com/sizingguide.aspx

(резервуары для хранения) / Другие математические калькуляторы https://www.calculatorfreeonline.com/calculators/geometry-solids/cylinder.php

Электрические / механические / промышленные / гражданские / химические / авиационные калькуляторы https: //www.ifigure.com / инженер / электрик / electric.htm

B&G System Syzer (Загрузить инструмент для трубопроводов / перепада давления) https://completewatersystems.com/brand/bell-gossett/selection-sizing-tools/system-syzer/

Инструменты для выбора и определения размеров B&G (насосы, регуляторы, пар и конденсат) https://completewatersystems.com/brand/bell-gossett/selection-sizing-tools/

Мастер выбора помпы для тако (онлайн-выбор помпы) https://www.taco-hvac.com/en/wizard_pumps.html

Lawler (онлайн – настройка учетной записи) https://www.lawlervalve.com/index.php?p=page&page_id=Sizing_Program

База данных DSIRE о государственных / федеральных скидках на возобновляемые источники энергии https://www.