Газовая нагревательная колонка потребляет 1,8 м3 метана (CH4) в час. Найти температуру воды, вытекающей из неё, если струя имеет скорость 0,5 м/с и диаметр 1 см, начальная температура воды и газа 11 °C, теплотворная способность метана 55 кДж/г. Газ в трубе находится под давлением 120 кПа. КПД нагревателя 60%.
Газовая нагревательная колонка потребляет 1,8 м3 метана (CH4) в час. Найти температуру воды, вытекающей из неё, если струя имеет скорость 0,5 м/с и диаметр 1 см, начальная температура воды и газа 11 °C, теплотворная способность метана 55 кДж/г. Газ в трубе находится под давлением 120 кПа. КПД нагревателя 60%.
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Для начала найдем количество тепла, выделяющегося при сгорании 1,8 м3 метана:
1 м3 метана = 0,717 кг
Теплотворная способность метана = 55 кДж/г
Теплотворность 1,8 м3 метана = 1,8 м3 0,717 кг 55 кДж/г = 91,575 кДж
Учитывая, что КПД нагревателя равен 60%, то количество тепла, передаваемое воде, равно 91,575 кДж * 0,6 = 54,945 кДж
Далее найдем массовый расход воды:
S = πd/2d/2d/2^2 = π0,01/20,01/20,01/2^2 = 0,0000785 м2
Q = VS = 0,5 м/с 0,0000785 м2 = 0,00003925 м3/с
ρ = 1000 кг/м3 плотностьводыплотность водыплотностьводы ṁ = ρ Q = 1000 кг/м3 0,00003925 м3/с ≈ 0,03925 кг/с
Найдем температуру вытекающей воды, применив основное уравнение теплопередачи:
Q = mcΔT, где
Q - количество тепла 54,945кДж54,945 кДж54,945кДж m - масса воды 0,03925кг0,03925 кг0,03925кг c - удельная теплоемкость воды 4,184кДж/(кг∗°C)4,184 кДж/(кг*°C)4,184кДж/(кг∗°C) ΔT - изменение температуры
54,945 = 0,03925 4,184 ΔT
ΔT = 54,945 / 0,03925∗4,1840,03925 * 4,1840,03925∗4,184 ≈ 330,95 °C
Температура вытекающей воды равна примерно 331 °C.