Теплоемкость 1 163 вода

Теплоемкость 1 163 вода

Профессиональный расчет систем водяного отопления. Расчет теплопотерь водяного контура.

Не многие слесари-сантехники понимают, как считать водяное отопление, а тем более как производить профессиональный расчет систем отопления. Многие просто копируют чужие схемы разводки или придерживаются обычных стандартных схем. Мы научим Вас делать расчет теплопотерь трубопровода. И приведем реальные задачи! Не сомневайтесь!

Я предлагаю свои методы расчета систем водяного отопления. Мои методы вы возможно не найдете в интернете. Потому что те, кто это понял, не будет делиться этими знаниями с другими. Да и высококлассные инженеры не будут на халяву, выкладывать свой хлеб.

Или данная информация, может быть изложена на не совсем доступном языке для Вас.

В этой статье я объясню на простом языке и постараюсь изложить все нюансы, касающиеся расчета и переноса тепла через водяные потоки. И данный процесс расчета будет, совсем упрощенный, не затрагивая лишних процессов и процедур.

По этим расчетам Вы легко сможете понять, из чего складывается весь процесс водяного отопления. Расчёт потребления тепла.

Вариант 1. Расчет радиаторов отопления. Рассмотрим теплопотери в радиаторном отоплении. Смотри изображение.

Вы задумывались над тем, с какой скоростью проходит вода в трубе? Или сколько литров проходит через ваш радиатор в час? И сколько же энергии потребляет ваш радиатор? Да и в каких единицах эту энергию тепла мерить?

Ниже я отвечу на эти вопросы! Будьте внимательны! Вы, возможно, получите новое представление и понимание данной темы!

Начнем с понимания теплоемкости.

Обладающий теплоемкостью материал – это материал обладающий способностью, накапливать в себе количество теплоты. В нашем случае это будет вода, которая имеет наибольшую величину теплоемкости. Имейте в виду, что если использовать незамерзающую жидкость для систем отопления, то эта незамерзающая жидкость будет иметь меньшую величину теплоемкости в отличие от чистой воды на разницу в пределах 20-30%. А это значит, что незамерзающая жидкость будет меньше переносить теплоту.

Теплоемкость – это отношение единицы количество теплоты на единицу температуры.

Теплоемкость воды имеет феноменальный график теплоемкости. В районе около 36,6 °С, теплоемкость воды самая минимальная. Но эта разница не такая большая и на расчетах тепла не будет сильно влиять. И поэтому, среднюю величину теплоемкости, будем принимать за 4,2 кДж/(кг•°С).

Количество теплоты – это понятие стоит понимать интуитивно. Что тепло мы понимаем как тепловую энергию или можно понимать как термическую (Температурную) энергию.

Это во первых, а во вторых существует единица измерения, которая через отношения величин показывает из чего состоит данная величина.

Количество теплоты измеряется в калориях. Одна калория это количество теплоты затраченная для того, чтобы нагреть один грамм воды на один градус цельсия при атмосферном давлении (101325 Па). Везде пишут в Кельвинах и вы можете утверждать так же. Но скажу лишь то, что изменение на один градус цельсия, приведет разницу в один градус по Кельвину. Разница между Кельвина и Цельсия лишь в разнице сдвига на 273,15 единиц. То есть, °С=Кельвин-273,15 .

Если вода находится в неких других условиях, например при давлении в 30 атмосфер, то тут не стоит замарачиваться. Вода как и жидкость практически не сжимается. Если скажем на воду надавить 100 атмосфер, то объем самой воды уменьшиться на 0,5%. Также существует температурное расширение, которое тоже очень маленькое и практически не влияет на расчеты. Скажу лишь, если изменить температуру воды на 100 градусов цельсия, то объем воды измениться на 1,5%. Это в идеале для воды без воздуха. Для систем отопления такой расчет не идет, так как в системе отопления существуют в каждом радиаторе воздушная прослойка, что при нагреве воздуха приводит к расширению воздушных масс. Там рассчитывают расширение 10% от всего объема воды.

Также скажу еще то, что один литр воды весит один килограмм. Это означает, что масса воды в один килограмм соответствует одному литру воды в жидком состоянии.

Нам для нормального расчета не нужны тонкости в мельчайших цифрах. Температурное расширение очень маленькое. Разница при давлении хотя бы в 10 атмосфер тоже не значительное. Так что для расчета теплопотерь будем использовать средние показатели без лишних мелких расчетов. И Вы сможете вычислитель количества теплоты в любом конкретном случае.

P.S. Мельчайшие показатели, будете вводить в формулу, когда будете защищать докторскую диссертацию. 🙂

Не маловажно знать, как переводить единицы измерения.

1 калория = 4,1868 Дж.

1 Джоуль = 0,2388 калорий.

И особенно знать, как это все перевести в Ватты.

1 Калория = 0,001163 Ватт • час

1 кКалория = 1,163 Ватт • час

Приведем грубый пример с электрочайником: Если представить, что чайник потребляет 0,001163 ватт, и налить туда один грамм и включить, то нагреет он воду за один час и всего на один градус.

Сделав некоторые, превращения получаем: Чтобы изменить 1 литр воды на один градус требуется 1,163 Ватт • час.

А сейчас задача из реального примера:

В электрочайник налили один литр холодной воды, с температурой 10 °С. Чайник потребляет 1800 Ватт. За какое время вода в чайнике достигнет 100 °С?

Решение: Разница температур достигает 90 °С.

( (1,163 • 90) / 1800 ) • 60 = 3,489 минут.

Реальные результаты могут отличиться на 5-10%, тут еще есть фактор потери тепла в окружающую среду и потеря полезной энергии в сети 220 В. Также рассеивание электричества через магнитные поля и многое другое. Можете сами проверить…

Также я проверял, расход электрического водонагревателя на практике, ошибся всего на 5 процентов. Но это стоит того! Значит расчет верный, и цифры внушают доверие.

И так вернемся к этому изображению:

Если мы знаем расход воды в радиаторе и знаем температуры на подаче и на обратке, то мы легко можем посчитать, какое количество теплоты расходует данный радиатор.

Через радиатор циркулируется вода с расходом 5 литров в минуту. На подающей трубе температура75 °С, а на обратке 65°С. Найти потери тепла через радиатор.

Решение: Переводим расход 5 литр/мин. = 300 литр/час.

Разница температур t = 75 – 65 = 10°С.

1,163 • 10 • 300 = 3489 Ватт • час.

Ответ: Радиатор теряет за один час времени 3489 Ватт. Или можно сказать радиатор при данных условиях потребляет 3,489 кВатт.

Очень важно при расчетах соблюдать единицы измерения! Константа 1,163 это измеряется Ватт • час. Соблюдайте время! Переводите минуты в часы, а кубометры или миллилитры в литры. Так как выше было описано, при воздействии 1,163 Ватт в течение одного часа нагревается один литр воды на один градус кельвина или цельсия.

Для тех, кто не знает. В одном кубическом метре 1000 литров. 1 м 3 = 1000 литр.

По средним показателям паспорта данного радиатора в 10 секций, радиатор выдает до 2000 Ватт. Найти благоприятный расход воды через радиатор.

По опыту скажу, что разница температур 10 секционного радиатора между подачей и обраткой будет равна от 10 до 20 °С.

Решение: Расход = 2000 / ( 1,163 • 20 ) = 85,98 литров / час.

Вариант 2. Как узнать, сколько Ватт тепла выдает котел? Расчет котлов отопления.

Ситуация аналогична расчету по радиаторному отоплению. Это просто! Смотрите, сколько качает циркуляционный насос. Измеряете температуру на подающей трубе и на трубе обратного потока. Подставляете в формулу и считаете!

Через котел циркулируется вода с расходом 20 литров в минуту. На подающей трубе температура75 °С, а на обратке 55 °С. Найти мощность котла.

Решение: Переводим расход 20 литр/мин. = 1200 литр/час.

Разница температур t = 75 – 55 = 20°С.

1,163 • 20 • 1200 = 27912 Ватт • час.

Ответ: Котел выдает мощность 27,912 кВатт.

В будущих статьях обязательно рассмотрим обратные задачи, как считать теплопотери здания и как узнать, сколько мощности необходимо котлу.

Вариант 3. С теплым полом ситуация как с потерей тепла в радиаторном отоплении.

Что касается скорости потока в теплом поле, то вот формулы, которые помогут найти скорость.

S-Площадь сечения м2 π-3,14-константа — отношение длины окружности к ее диаметру. r-Радиус окружности, равный половине диаметра Q-расход воды м3/с D-Внутренний диаметр трубы V-Средняя скорость потока жидкости в трубе ( м/с )

Имеется металлопластиковая труба диаметром 16мм и расход воды 5литров в минуту. Найти скорость потока.

Решение: Внутренний диаметр трубы равен 12 мм переводим в метры. 0,012 м.

S = π • r2 = π • (D/2) 2 = 3,14 • ( 0,012/2 ) 2 = 0,00011304 мм2

Q = 5 л/мин = 0,0000833 м 3 /с

V = Q / S = 0,0000833 / 0,00011304 = 0,73 м/с.

Ответ: Средняя скорость потока составляет 0,73 м/с.

А используя знания из этой статьи, уже можно легко ответить на такие вопросы: С какой скоростью проходит вода в трубе? Сколько литров проходит через ваш радиатор в час? Сколько же энергии потребляет ваш радиатор?

Я надеюсь, данная статья Вам даст порцию мотивации на то, чтобы начать вести обязательные расчеты по системам водяного отопления. Если что не понятно, пишите в комментарии.

Источник

Удельная теплоемкость воды H2O

Приведены таблицы значений удельной теплоемкости воды H₂O и водяного пара в зависимости от температуры и давления. В первой таблице дана удельная теплоемкость воды в жидком состоянии при нормальном атмосферном давлении и температуре от 0,1 до 100°С.

Во второй таблице значения теплоемкости указаны в интервале температуры от 0 до 800°С и давлении от 0,1 до 100 бар. Вода в этих условиях может находится в жидком или газообразном состоянии, поскольку с понижением давления и (или) с ростом температуры она переходит в пар.

Жидкая вода обладает значительной величиной массовой удельной теплоемкости, по сравнению с другими жидкостями. При атмосферном давлении и температуре до 100°С она находится в виде жидкости и ее теплоемкость изменяется в диапазоне от 4174 до 4220 Дж/(кг·град).

При температуре 20 градусов Цельсия и нормальном атмосферном давлении удельная теплоемкость воды равна 4183 Дж/(кг·град). При температуре 100°С эта величина достигает значения 4220 Дж/(кг·град).

Изменение давления и температуры воды существенно влияет на ее удельную теплоемкость. Зависимость теплоемкости воды от температуры при атмосферном давлении не линейна. При нагревании воды до 30°С теплоемкость уменьшается, затем в интервале температуры 30…40°С значение этой величины остается практически постоянным (следует отметить, что в этом диапазоне температуры вода обладает наименьшей теплоемкостью). При температуре выше 40°С ее удельная теплоемкость увеличивается и достигает своего максимума при температуре кипения.

Удельная теплоемкость воды при температуре 0,1…100°С

t, °С	0,1	10	15	20	25	30	35	40	45	50
Cp, Дж/(кг·град)	4217	4191	4187	4183	4179	4174	4174	4174	4177	4181
t, °С	55	60	65	70	75	80	85	90	95	100
Cp, Дж/(кг·град)	4182	4182	4185	4187	4191	4195	4202	4208	4214	4220

Если продолжить нагрев воды до перехода ее в пар, то тогда, при дальнейшем нагреве пара при атмосферном давлении, величина теплоемкости будет снижаться до некоторого предела, а затем снова начнет увеличиваться. Эта точка перегиба кривой теплоемкости определяется значениями соответствующих температуры и давления.

Как видно по данным в таблице, с повышением давления удельная теплоемкость воды уменьшается, но увеличивается также и температура кипения воды, например, при давлении в 100 бар (атмосфер) она находится в жидком состоянии даже при температуре 300°С. Удельная теплоемкость воды при этом составляет величину 5700 Дж/(кг·град). При продолжении нагрева воды, например до 320°С, она переходит в пар, который имеет большую теплоемкость.

Однако, при низких давлениях, вода начинает кипеть и переходит в пар при температурах гораздо ниже 100°С. Например, по данным таблицы, при давлении 0,1 бар и температуре 50°С, вода уже находится в виде водяного пара и его теплоемкость при этих условиях составляет величину, равную 1929 Дж/(кг·град).

Таблица значений удельной теплоемкости воды и водяного пара

↓ t, °С | P, бар →	0,1	1	10	20	40	60	80	100
0	4218	4217	4212	4207	4196	4186	4176	4165
50	1929	4181	4179	4176	4172	4167	4163	4158
100	1910	2038	4214	4211	4207	4202	4198	4194
120	1913	2007	4243	4240	4235	4230	4226	4221
140	1918	1984	4283	4280	4275	4269	4263	4258
160	1926	1977	4337	4334	4327	4320	4313	4307
180	1933	1974	2613	4403	4395	4386	4378	4370
200	1944	1975	2433	4494	4483	4472	4461	4450
220	1954	1979	2316	2939	4601	4586	4571	4557
240	1964	1985	2242	2674	4763	4741	4720	4700
260	1976	1993	2194	2505	3582	4964	4932	4902
280	1987	2001	2163	2395	3116	4514	5250	5200
300	1999	2010	2141	2321	2834	3679	5310	5700
320	2011	2021	2126	2268	2649	3217	4118	5790
340	2024	2032	2122	2239	2536	2943	3526	4412
350	2030	2038	2125	2235	2504	2861	3350	4043
360	2037	2044	2127	2231	2478	2793	3216	3769
365	2040	2048	2128	2227	2462	2759	3134	3655
370	2043	2050	2128	2222	2446	2725	3072	3546
375	2046	2053	2127	2218	2428	2690	3018	3446
380	2049	2056	2127	2212	2412	2657	2964	3356
385	2052	2059	2126	2207	2396	2627	2913	3274
390	2056	2061	2125	2202	2381	2600	2867	3201
395	2059	2065	2125	2200	2369	2575	2826	3137
400	2062	2068	2126	2197	2358	2553	2789	3078
405	2066	2071	2127	2195	2349	2534	2756	3025
410	2069	2074	2128	2193	2340	2517	2727	2979
415	2072	2077	2129	2192	2334	2501	2700	2936
420	2076	2080	2131	2192	2327	2487	2675	2898
425	2079	2083	2132	2190	2321	2474	2653	2863
430	2082	2086	2134	2190	2316	2462	2632	2830
440	2089	2093	2138	2190	2307	2441	2596	2773
450	2095	2099	2141	2191	2300	2424	2565	2726
460	2102	2106	2146	2192	2294	2409	2538	2684
480	2116	2119	2154	2196	2286	2385	2496	2618
500	2129	2132	2164	2201	2281	2368	2464	2569
520	2142	2146	2175	2208	2280	2357	2441	2531
540	2156	2159	2185	2216	2280	2349	2423	2502
560	2170	2173	2197	2226	2285	2349	2416	2487
580	2184	2187	2208	2233	2285	2342	2401	2465
600	2198	2200	2219	2240	2287	2336	2389	2445
620	2212	2213	2230	2250	2291	2334	2381	2431
640	2226	2227	2243	2260	2298	2337	2379	2423
660	2240	2241	2256	2272	2307	2343	2381	2421
680	2254	2255	2270	2286	2317	2352	2388	2424
700	2268	2270	2283	2299	2330	2362	2398	2429
800	2339	2341	2352	2364	2389	2414	2440	2465

Примечание: В таблице синим цветом показаны значения удельной массовой теплоемкости воды в жидком состоянии, а черным – значения теплоемкости водяного пара.

Источник