Matematické Fórum

Nevíte-li si rady s jakýmkoliv matematickým problémem, toto místo je pro vás jako dělané.

Nástěnka
22. 8. 2021 (L) Přecházíme zpět na doménu forum.matweb.cz!
04.11.2016 (Jel.) Čtete, prosím, před vložení dotazu, děkuji!
23.10.2013 (Jel.) Zkuste před zadáním dotazu použít některý z online-nástrojů, konzultovat použití můžete v sekci CAS.

Nejste přihlášen(a). Přihlásit

#1 25. 01. 2021 22:08

WtrFck
Zelenáč
Příspěvky: 5
Škola: UTB FAI
Pozice: student
Reputace:   
 

Tepelně izolovaný bazén, ohřev sytou párou.

Dobrý den přeji,

řeším takový příklad:
Tepelně izolovaný bazén, obsahující 10 metrů kubických vody teploty 10°C, se zahřívá sytou párou teploty 100°C, rychlostí 0,01 kg/s. Za jak dlouho dosáhne teplota vody v bazénu 25°C? Změnu hmotnosti vody v bazénu zkondenzovanou párou zanedbejte.
Podařilo se mi určit hmotnost vody na nějakých ~9970 kg. No nevím si dále rady. Všechny příklady, které jsem našel se zaobírali ohřevem, pokud byl známy výkon ohřívače, což v tomhle případu tak není.

Za všechny rady děkuji.

Offline

 

#2 25. 01. 2021 23:06 — Editoval Ferdish (25. 01. 2021 23:06) Příspěvek uživatele Ferdish byl skryt uživatelem Ferdish. Důvod: Zle pochopené zadanie.

#3 25. 01. 2021 23:28

WtrFck
Zelenáč
Příspěvky: 5
Škola: UTB FAI
Pozice: student
Reputace:   
 

Re: Tepelně izolovaný bazén, ohřev sytou párou.

Podíval jsem se na to, ale nějako v tom nevidím souvislost. Nenašel jsem nic podobné, kde by byla zakomponovaná i ta rychlost.

Offline

 

#4 25. 01. 2021 23:59 — Editoval Ferdish (26. 01. 2021 00:01) Příspěvek uživatele Ferdish byl skryt uživatelem Ferdish. Důvod: Zle pochopené zadanie.

#5 26. 01. 2021 13:05

WtrFck
Zelenáč
Příspěvky: 5
Škola: UTB FAI
Pozice: student
Reputace:   
 

Re: Tepelně izolovaný bazén, ohřev sytou párou.

↑ Ferdish:
Mohl bych Vás poprosit o nějaký zdroj, kde bych si to mohl nastudovat?  Mne se nedaří najít tento konkrétní problém.

Offline

 

#6 26. 01. 2021 15:12 — Editoval Mirek2 (26. 01. 2021 18:09)

Mirek2
Příspěvky: 1213
 

Re: Tepelně izolovaný bazén, ohřev sytou párou.

↑ WtrFck:
Zjednodušená verze - pára se na začátku ochlazuje na teplotu 10 °C, na konci na teplotu 25 °C - pro zjednodušení budu uvažovat, že se ochlazuje na "střední teplotu" 17,5 °C.

Teplo, které pára odevzdá při kondenzaci za teploty 100 °C, je stejné, jako teplo potřebné na vypaření téhož množství vody při teplotě varu.
Měrné skupenské teplo varu vody je asi 2260 kJ/kg, tedy za sekundu pára odevzdá kondenzací teplo 22,6 kJ. Dále se ochladí, přičemž odevzdá teplo [mathjax]mc\cdot(100 {\rm °C}-17,5 {\rm °C})\approx 0.01\cdot 4.2\cdot 82.5[/mathjax] kJ [mathjax]\approx[/mathjax] 3,5 kJ, kde [mathjax]c[/mathjax] je měrná tepelná kapacita vody.

Voda v bazénu o hmotnosti [mathjax]M[/mathjax] přijme za sekundu teplo asi 26 kJ, z rovnice [mathjax]Q=Mc\Delta t[/mathjax] vypočítáme, o kolik stupňů se za tu dobu ohřeje.

Teď je otázka, jak by to šlo přesněji, nebo jestli je to postačující :)

Offline

 

#7 27. 01. 2021 03:34 — Editoval WtrFck (27. 01. 2021 03:35)

WtrFck
Zelenáč
Příspěvky: 5
Škola: UTB FAI
Pozice: student
Reputace:   
 

Re: Tepelně izolovaný bazén, ohřev sytou párou.

↑ Mirek2:
Děkuji za objasnění, a této zjednodušené verzi rozumím. Ale když nebudu moci to takhle zjednodušit, pak dostanu vlastně změnu tepla jako funkci času? (pokud jsem to správně pochopil)
A když sestavím rovnici, pak tam mám dvě neznáme, a to ten čas [mathjax]\tau [/mathjax] a taky ten tepelný tok [mathjax]Q[/mathjax].
[mathjax]Q=m\cdot c\cdot \frac{dt}{d\tau }[/mathjax]
[mathjax]\int_{0}^{\tau }d\tau =\int_{10}^{25}\frac{dt}{\frac{Q}{m\cdot c}}[/mathjax]
[mathjax]\tau =\frac{15\cdot m\cdot c}{Q}[/mathjax]

Offline

 

#8 27. 01. 2021 10:13

Mirek2
Příspěvky: 1213
 

Re: Tepelně izolovaný bazén, ohřev sytou párou.

Ještě se vrátím ke svému postupu - lepší by to bylo takhle:

Zkondenzovaná pára (voda) se na začátku ochladí ze 100 °C na 10 °C, což při hmotnosti 0,01 kg odpovídá teplu 3,8 kJ za sekundu. Voda v bazénu tedy na začátku přijme za sekundu teplo 22,6 kJ + 3,8 kJ = 26,4 kJ.
Ke konci se zkondenzovaná pára (voda) ochladí ze 100 °C na 25 °C, což odpovídá teplu 3,1 kJ. Voda v bazénu tedy na konci procesu přijme za sekundu teplo 22,6 kJ + 3,1 kJ = 25,7 kJ.
Rozdíl těchto tepel je relativně malý, proto jej můžeme nahradit střední hodnotou asi 26 kJ.

Takto by to myslím mohlo stačit. Vychází mi asi 6,5 hodiny.
Zdá se, že závislost přijatého tepla na čase bude lineární, tj. integrál nebude potřeba, v každém případě by odchylka byla malá.

Offline

 

#9 28. 01. 2021 15:15

Richard Tuček
Místo: Liberec
Příspěvky: 1269
Reputace:   19 
Web
 

Re: Tepelně izolovaný bazén, ohřev sytou párou.

Zkusil bych toto:
Určil bych množství tepla, které přijme voda v bazénu  (zanedbáme tepelnou roztažnost)
   Q=c*m*dt, kde m=ro*V
Našel bych si skupenské teplo kondenzační vodní páry. Předpokládejme, že pára zkondenzuje a uvolní teplo a předá ho vodě v bazénu. Množství tepla, které uvolní za jedn. času je: rychlost (kg/s)*lt, což je skupenské teplo kondenzační
Pak dopočítám čas. Ta voda vzniklá kondenzací se ještě ochladí, ale to zanedbejme.

Offline

 

#10 28. 01. 2021 17:58

pietro
Příspěvky: 4792
Reputace:   187 
 

Re: Tepelně izolovaný bazén, ohřev sytou párou.

↑ Richard Tuček: ahoj, tiež sa mi to takto páči ...:-)

Odkaz

Offline

 

#11 28. 01. 2021 18:19 — Editoval Ferdish (28. 01. 2021 18:38)

Ferdish
Zablokovaný
Příspěvky: 4173
Škola: PF UPJŠ (2013), ÚEF SAV (2017)
Pozice: vedecký pracovník
Reputace:   81 
 

Re: Tepelně izolovaný bazén, ohřev sytou párou.

Zdravím ↑ Richard Tuček: a ↑ pietro:,

presne s týmto návrhom riešenia som prišiel ako prvý, ale ostal som zadávateľom nepochopený. Som zvedavý či to poberie od vás :-)

Aj keď stále mi vŕta hlavou, či je možné to teplo, ktoré skondenzovaná para odovzdá pri svojom ochladení zo 100°C na teplotu vody v bazéne, zanedbať. Vztiahnuté na jednotkové množstvo, toto množstvo tepla predstavuje zhruba 15% skupenského tepla, čo sa mi v tomto prípade nezdá málo.

Offline

 

#12 29. 01. 2021 18:15

pietro
Příspěvky: 4792
Reputace:   187 
 

Re: Tepelně izolovaný bazén, ohřev sytou párou.

↑ Ferdish: ahoj, áno máš pravdu,pary treba 244.66kg
a doba sa skrátila na cca6,8hod.

Odkaz

Offline

 

Zápatí

Powered by PunBB
© Copyright 2002–2005 Rickard Andersson