Логин:   Пароль:  
Найти необходимый объём воды для охлаждения
Автор Сообщение

lightning3

#24506   2017-05-14 16:25 GMT    
 

Пользователи

Онлайн статус
8 сообщений

Откуда: Беларусь Минск
Кто:
Возраст: 23
Репутация 0 [-][+]
Здравствуйте, уважаемые форумчане.
Температура валика 70 С, а температура подаваемой в него воды 18 С. Его нужно охладить до температуры 22 С.
Внутренний и наружный диаметры соответственно 25 и 35 мм. Длина его 2 м. Площадь поперечного сечения трубки 0.05 м^2, следовательно, объем материала трубы 0,1 м^3. Скорость подачи воды в цилиндр валика v = 4,17 м/c.
Трубка валика - любая коррозионностойкая. Тепловым сопротивлением между валиком и жидкостью можно пренебречь, материалом валика тоже.
Максимальное рабочее давление насоса: P = 0,6 МПа.
Ход моего решения:
Теплота нагревания прямо пропорциональна массе жидкости и изменению её температуры и определяется:
Q=cm(T-T0) (1)
где m – масса охлаждающей жидкости;
с – удельная теплоёмкость вещества;
Т-Т0 – изменение температуры охлаждающей жидкости;
Объем жидкости, перекачанной насосом, является отношением массы жидкости к его плотности:
V=m/ρ (2)
где m – масса охлаждающей жидкости;
ρ – плотность охлаждающей жидкости;
Массу жидкости выразим из формулы (1):
m=Q/c(T-T0) (3)
Подставив формулу (3) в формулу (2) найдем объем жидкости:
V= Q/ρc(T-T0)
Правилен ли ход решения? Все ли данные учёл?
Благодарю за внимание.
Для наглядности

Сообщение было отредактировано lightning3 (2017-05-14 23:47 GMT, 7 дней назад)

VladimirSS

#24509   2017-05-14 22:08 GMT    
 

Пользователи

Онлайн статус
131 сообщений

Откуда: Россия Красндарский край
Кто: Инженер-электрик
Возраст: 47
Репутация 7 [-][+]
не совсем понятна ваша задача

похоже, что в работе устройства растирочный валик греется до 70 градусов Цельсия
а требуется найти количество жидкости, которое необходимо для поддержания температуры валика, при этом на входе в валик температура её 18 градусов, а на выходе 22,
непонятно и это
Трубка валика сечением приблизительно 4-5 см
, так как похоже по значению речь идёт о длине, но заявка о сечении, а это площадь, то есть единицы должны быть квадратными.
к тому-же, сечение тут не уместно, нужна площадь теплосъёма, или по другому, площадь теплообменной поверхности и коэффициент теплопередачи, который зависит от материала валика.

нагретая вода (или другая жидкость) больше по объёму, то есть, это не учтено.


Внутренний и наружный диаметры соответственно25 и 35 мм.

Я так понимаю, что это о валике?
тогда сечение материала этого цилиндра 0,000471239м2, что при длине 2м даст общий объём материала цилиндра валика 0,000942м3, что при плотности стали 7.6кг/л даст вес валика 7,163кг

сноска что материал не важен неправомочна, так как у материала валика есть своя теплоёмкость, плюс к этому, имеется цилиндрическая поверхность, в толще которой температурный градиент распределён неравномерно, так как с увеличением площади (зависит от радиуса) отток тепла уменьшается, в смысле, будет некоторая задержка относительно охлаждения наружной поверхности валика.
такие задачи рассматриваются в теплотехнике, но возможно вам это будет не важно.


Площадь поперечного сечения трубки 0.05 м^2, следовательно, объем материала трубы 0,1 м^3.
это не вяжется с вычисленными данными выше, к тому-же, Площадь поперечного сечения трубки 0.05 м2=500см2, у вас на схеме такой трубы вроде нет, возможно это просто ошибка

теплопередача при падении температуры валика будет не линейной.
То есть, чем меньше будет разница температур у валика и хладогена, тем слабее будет перенос тепла.

в целом задачу придётся ещё доработать.

Сообщение было отредактировано VladimirSS (2017-05-15 23:36 GMT, 6 дней назад)

lightning3

#24510   2017-05-14 23:45 GMT    
 

Пользователи

Онлайн статус
8 сообщений

Откуда: Беларусь Минск
Кто:
Возраст: 23
Репутация 0 [-][+]
VladimirSS
Согласен, сформулировал я задачу из рук вон плохо.Постараюсь исправиться. (Шапку тоже)
Температура валика 70 С, а температура подаваемой в него воды 18 С. Его нужно охладить до температуры 22 С.
Внутренний и наружный диаметры соответственно 25 и 35 мм. Длина его 2 м. Площадь поперечного сечения трубки 0.05 м^2, следовательно, объем материала трубы 0,1 м^3. Скорость подачи воды в цилиндр валика v = 4,17 м/c.
Трубка валика - любая коррозионностойкая. Тепловым сопротивлением между валиком и жидкостью можно пренебречь, материалом валика тоже.
С уважением.

Count_May

#24513   2017-05-15 19:45 GMT    
 

Модераторы

Онлайн статус
1084 сообщений

Откуда: Россия Петербург
Кто: ier
Возраст:
Репутация 52 [-][+]
От валика надо отобрать столько Джоулей:

  Q = cM (70 -22)

М - масса валика, с - удельная теплоёмкость материала валика.

Если эти данные известны, сопоставьте их с массой охладителя, протекающего в единицу времени и определите за какое время вы охладите валик.
Учтите. что охладитель нагреется от 18 до 22 гр.

VladimirSS

#24514   2017-05-15 20:02 GMT    
 

Пользователи

Онлайн статус
131 сообщений

Откуда: Россия Красндарский край
Кто: Инженер-электрик
Возраст: 47
Репутация 7 [-][+]
Если эти данные известны, сопоставьте их с массой охладителя, протекающего в единицу времени и определите за какое время вы охладите валик.

в том то и дело, что материал неизвестно какой но нержавейка, или коррозиестойкий , впрыск хладагента фиксированный, по мощности насосного агрегата, v = 4,17 м/c. P = 0,6 МПа.м
по условию, температура на выбросе из валика не лимитируется, и может быть любой, выше, либо равной температуре хладагента на входе в валик, то есть около 180С, или выше.
по мере остывания валика, при неизменном впрыске, хладагент будет нагреваться всё меньше, а нужен общий объём его с начальной температурой 180С, до достижения искомого состояния валика в 220С
по поводу этого
Учтите. что охладитель нагреется от 18 до 22 гр.

вопрос задавал выше, ответ был отрицательным.
"Температура валика 70 С, а температура подаваемой в него воды 18 С. Его нужно охладить до температуры 22 С."

в общем условие требует доработки.

Count_May

#24515   2017-05-15 20:26 GMT    
 

Модераторы

Онлайн статус
1084 сообщений

Откуда: Россия Петербург
Кто: ier
Возраст:
Репутация 52 [-][+]
#24514 VladimirSS :

в том то и дело, что материал неизвестно какой

Такие задачи решаются экспериментально. Установите два датчика температуры (или просто термометры) на входе и выходе и всё сделаете....
Физика - это эксперимент.

VladimirSS

#24516   2017-05-15 21:02 GMT    
 

Пользователи

Онлайн статус
131 сообщений

Откуда: Россия Красндарский край
Кто: Инженер-электрик
Возраст: 47
Репутация 7 [-][+]
Задача не моя, а lightning3.
Данный человек хочет сделать расчёт, без наличия оборудования, возможно, для последующего его изготовления, или ещё по какой-то, только ему известной причине.
Да, согласен с вами
Физика - это эксперимент.

но в свете текущих условий поставленной задачи указываю на недостатки.
вообще, когда задача грамотно сформулирована, и понятно, чего хочет добиться экспериментатор, то сегодня можно легко нарыть массу материала на эту тему, тем более, что теплотехникой человечество занимается давно.

Count_May

#24517   2017-05-15 21:22 GMT    
 

Модераторы

Онлайн статус
1084 сообщений

Откуда: Россия Петербург
Кто: ier
Возраст:
Репутация 52 [-][+]
#24516 VladimirSS :
Задача не моя, а lightning3.
Данный человек хочет сделать расчёт, без наличия оборудования...

Да какая разница, чья задача.
Если её надо решить, надо думать. Термометры или датчики температуры - простейшие "оборудование". Пусть принесёт свои градусники....
Но, впрочем, может есть и более простые способы экспериментально решить этот вопрос. Вот ему и задача. Думайте.

Сообщение было отредактировано Count_May (2017-05-15 21:29 GMT, 7 дней назад)

lightning3

#24518   2017-05-15 22:36 GMT    
 

Пользователи

Онлайн статус
8 сообщений

Откуда: Беларусь Минск
Кто:
Возраст: 23
Репутация 0 [-][+]
Уважаемые Форумчане, благодарю за ответы и обсуждение данной задачи.
Немного поясню, данную задачу дал преподаватель, который не очень охотно даёт подсказки. Из последнего, что он подсказал, так вот эту формулу:
N=qc(T-T0)
где N - тепловая мощность нагревателя, т.е. растирочного валика. N=70 Вт.
с - теплоемкость стали (на усмотрение)
Найти: [q] = [кг/c], тем самым узнать, сколько за 1 сек должно утечь кг жидкости(фактически это и будет скорость).
Ещё сказал не усложнять задачу. Т.е., расчёт надо провести упрощённый, причём, разрешил использовать MathCad, поэтому точные числовые значения не так важны.
Count_May, благодарю.
На данный момент у меня нет возможности проверить опытным путём.
VladimirSS, благодарю, мне даже стало интересно рассмотреть данную задачу более подробно учтя большинство пренебрежений, но моё время пока ограничено.
Что касается сечения, то лучше отталкиваться от диаметров. Наружный, можно даже увеличить до 4.5 см, тогда масса валика будет приблизительно 35 кг..
Насчёт насоса, его пока можно не учитывать(если это не усложнит задачу). Охладитель -- обычная водопроводная вода.
С уважением.

Count_May

#24519   2017-05-15 22:59 GMT    
 

Модераторы

Онлайн статус
1084 сообщений

Откуда: Россия Петербург
Кто: ier
Возраст:
Репутация 52 [-][+]
#24518 lightning3 :
данную задачу дал преподаватель, который не очень охотно даёт подсказки. Из последнего, что он подсказал, так вот эту формулу:
N=qc(T-T0)
где N - тепловая мощность нагревателя, т.е. растирочного валика. N=70 Вт.
с - теплоемкость стали (на усмотрение)


Спросите его что такое q .... И после ответа проверьте размерность N

VladimirSS

#24520   2017-05-15 23:12 GMT    
 

Пользователи

Онлайн статус
131 сообщений

Откуда: Россия Красндарский край
Кто: Инженер-электрик
Возраст: 47
Репутация 7 [-][+]
Да, .
N=qc(T-T0)
.............интересно девки пляшут
Вы у преподавателя вытащите всё до конца, а то всё больше и больше подробностей, которые в начале отвергались.
Я ведь спрашивал уже, на счёт валика в качестве кипятильника
"похоже, что в работе устройства растирочный валик греется до 70 градусов Цельсия
а требуется найти количество жидкости, которое необходимо для поддержания температуры валика, при этом на входе в валик температура её 18 градусов, а на выходе 22, "


Вы уж определитесь с заданием до конца, а то как на спиритическом сеансе, вместо физики одни гадания, на некой гуще из обрывков фактов
Хотелось бы также понять про величину плотности стали вашего валика, или откуда вес в 35кг?
вы циферки на потолке находите, или рассчитывать их пытаетесь?

lightning3

#24521   2017-05-15 23:15 GMT    
 

Пользователи

Онлайн статус
8 сообщений

Откуда: Беларусь Минск
Кто:
Возраст: 23
Репутация 0 [-][+]
Count_May Боюсь, он мне больше не ответит. Но как я понял:
N -- количество теплоты в единицу времени, воспринятое во время работы валика Вт.
q -- массовый расход, кг/с
VladimirSS, прошу прощения, видно я Вас не так понял. Это всё, больше условий не прибавится=)
С уважением.

Сообщение было отредактировано lightning3 (2017-05-15 23:27 GMT, 6 дней назад)

VladimirSS

#24522   2017-05-15 23:19 GMT    
 

Пользователи

Онлайн статус
131 сообщений

Откуда: Россия Красндарский край
Кто: Инженер-электрик
Возраст: 47
Репутация 7 [-][+]
Count_May Боюсь, он мне больше не ответит. Но как я понял:
N -- количество теплоты в единицу времени, воспринятое во время работы валика Вт.
q -- массовый расход, кг/с
С уважением.

Боюсь, что вам придётся каждую буквицу в формулах расписывать, а то чёрт ногу сломит.

при внешнем диаметре 4,5 см и внутреннем 2,5 см, на 2м длины, ваш валик имеет объём всего 2,199 литра, что при плотности стали 7,6 кг/л даёт его вес 16,713кг

Сообщение было отредактировано VladimirSS (2017-05-15 23:31 GMT, 6 дней назад)

Count_May

#24523   2017-05-15 23:23 GMT    
 

Модераторы

Онлайн статус
1084 сообщений

Откуда: Россия Петербург
Кто: ier
Возраст:
Репутация 52 [-][+]
Так, преподаватель и нужен, не озадачивать без ответа, а вместе решать и рассуждать
Успехов Вам.
С уважением.

lightning3

#24524   2017-05-15 23:35 GMT    
 

Пользователи

Онлайн статус
8 сообщений

Откуда: Беларусь Минск
Кто:
Возраст: 23
Репутация 0 [-][+]
VladimirSS
Плотность взял 7900 кг/кубометр. Масса из формулы m=l*V*ρ.
где: l - длина валика; l = 2 м
V - объем материала трубки валика; V = s*l
где s - площадь поперечного сечения трубы; s = pi/4*(D^2 - d^2);
ρ - плотность материала трубки;
Для упрощения валик рассматриваю как цилиндрическую трубку.
N, как я понял, преподаватель взял "из потолка".
Задачу то он мне поставил, а вот условие "объяснил" только сегодня.
Count_May Благодарю. Был бы ещё и преподаватель того же мнения=)
С уважением.

Сообщение было отредактировано lightning3 (2017-05-15 23:56 GMT, 6 дней назад)

VladimirSS

#24526   2017-05-15 23:42 GMT    
 

Пользователи

Онлайн статус
131 сообщений

Откуда: Россия Красндарский край
Кто: Инженер-электрик
Возраст: 47
Репутация 7 [-][+]
Так вроде всё правильно, почему ответ в двое больше?
Десь есть ошибка, однако.
так как при 7,9кг/л вес валика 17,373кг. площадь сечения в маткаде у вас сколько выходит?
У меня 0,001099557м2

в целом, так как у вас всё сплошная абстракция, скорее всего числовые значения будут не важны, главное ход решения, возможно символьный (в виде формулы) вариант конечного ответа.

ещё, вам дали мощность валика, как нагревателя в ваттах в час?

lightning3

#24527   2017-05-15 23:50 GMT    
 

Пользователи

Онлайн статус
8 сообщений

Откуда: Беларусь Минск
Кто:
Возраст: 23
Репутация 0 [-][+]
D = 0.045 м, d = 0.025 м
S = 1.1 * 10^(-3) м^2
V = 2.2 м^3
m=34,746 кг
Верно числовые значения не так важны. Абстракция не то слово.
Да, но скорее имелось ввиду в Дж/c, что и есть Вт

VladimirSS

#24528   2017-05-15 23:55 GMT    
 

Пользователи

Онлайн статус
131 сообщений

Откуда: Россия Красндарский край
Кто: Инженер-электрик
Возраст: 47
Репутация 7 [-][+]
вообще эта задача в реальном процессе должна примерно выглядеть вот так,
поверхность валика нагрета до 700С , температура постоянна и поддерживается за счёт рабочего процесса, в котором выделяется в материал валика 70ватт/ч тепловой энергии
внутри валика проходит хладагент поддерживающий на внутренней поверхности валика температуру 220С, за счёт повышения собственной температуры от 180С
найти расход хладагента.

вот смотрите, у вас V=2,2м3, может быть речь всё-же о литрах?, так как опущен, или утерян множитель 10-3
ну а дальше откуда 35кг?
2,2*7,9 = это не 35кг

lightning3

#24529   2017-05-16 00:02 GMT    
 

Пользователи

Онлайн статус
8 сообщений

Откуда: Беларусь Минск
Кто:
Возраст: 23
Репутация 0 [-][+]
VladimirSS постановка задачи есть часть решение онной. Однако, в задачу мне было поставлено найти объём воды, необходимый для охлаждения валика с 70 C до 22 C. Температура поступающей воды в трубку валика 18 С. Прошу прощения, если я снова что-то упустил.
О спасибо, косячок нашёл, я ещё домножал на длину трубки.
P/s эта вода после поступает в систему отопления, но это к моей задаче не относится.
С уважением.

VladimirSS

#24530   2017-05-16 00:11 GMT    
 

Пользователи

Онлайн статус
131 сообщений

Откуда: Россия Красндарский край
Кто: Инженер-электрик
Возраст: 47
Репутация 7 [-][+]
если вам просто необходимо охладить кусок стали весом 17,373кг до температуры 220С, с начальной в 700С по упрощённому варианту, то вам необходимо найти количество жидкости, которая поглотив излишек температуры из стали нагреется до 220С, то есть, количество воды, которое поглотит излишек тепла металла нагревшись на 40С
Думаю, что с такой задачей вы и сами справитесь.
С уважением.
2006-2015г. © Научно-Образовательный портал "Вся Физика"
Копирование материалов с данного сайта разрешено, при условии наличия ссылки на ресурс "Вся Физика"
Страница создана за 0.06 секунды