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%.

Question

Физика

Taadalsch

5 год назад

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%.

ОТВЕТЫ

Алексей

Oct 7, 2020

V₀ = 1,8 м³

τ₀ = 1 ч = 3600 с

v = 0,5 м/с

d = 1 см = 0,01 м

t₁ = 11 °C = 284 К

q = 55 кДж/г = 55•10⁶ Дж/кг

p = 120 кПа

η = 60% = 0,6

p = 1000 кг/м³

M = 16 г/моль = 0,016 кг/моль

t₂ - ?

Тогда:

${m_2} = frac{{p{V_0}Mtau }}{{R{T_1}{tau _0}}}$

Количество выделяемой при сгорании газа теплоты Q₂:

${Q_2} = q{m_2}$

${Q_2} = frac{{qp{V_0}Mtau }}{{R{T_1}{tau _0}}}$

Подставим пользуясь и другими формулами

${t_2} = frac{{4eta qp{V_0}Mtau }}{{crho pi {d^2}upsilon tau R{T_1}{tau _0}}} + {t_1}$

${t_2} = frac{{4 cdot 0,6 cdot 55 cdot {{10}^6} cdot 120 cdot {{10}^3} cdot 1,8 cdot 0,016}}{{4200 cdot 1000 cdot 3,14 cdot {{0,01}^2} cdot 0,5 cdot 8,31 cdot 284 cdot 3600}} + 11 =$

$= 92,4^circ;C= 365,4;K$

365,4 K

71