Вода как средство для переноса тепла

Вода как средство для пе­реноса тепла

В сегодняшних системах отопле­ния и горячего водоснабжения вода используется для транспор­тировки тепла от производителя тепла к потребителю тепла. Сле­дует выделить следующие свой­ства воды как транспортного средства:

- теплоаккумулирующая способ­ность;

- увеличение объема, как при нагревании, так и при охлаждении;

- связанное с этим уменьшение плотности;

1.

1. испаряемость под воздействием внешнего давления.

Мы полагаем, что следует описать данные свойства более подробно.

Удельная теплоёмкость

Рекомендуемые материалы

Важнейшим качеством любого теплоносителя является его теп­лоаккумулирующая способность. Если отнести теплоаккумулирующую способность к массе и разнице температур материала, то можно получить удельную тепло­ёмкость. Символ удельной тепло­ёмкости - с, единица измерения -кДж/(кг • К).

Таким образом, удельная тепло­ёмкость - это то количество теп­ла, которое необходимо затратить для увеличения температуры 1 кг материала на 1 К. И наоборот, при охлаждении материала он отдаёт такое же количество тепла.

Кубик воды (1000 см³) содержит при 4°С 1000г

Для воды при температуре от 0° до 100°С средняя удельная теплоём­кость имеет следующее значение:

с = 4,19 кДж / (кг • К) или с = 1,16 Вт-ч/(кг-К).

Количество тепла Q, подаваемого и отводимого, измеряется в Дж или кДж представляет собой произведе­ние массы m, измеренной в кг, удельной теплоёмкости с и разницы температур (v, измеренной в К. Это разница между температурой на входе в отопительную систему и на выходе.

1000 см³ воды (90°С) = 965,3 г

Объём теплового расширения

35,95 см³ ( 34,7 г

Формула для вычисления количества тепла имеет следующий вид:

Q = m ( c( (v

Масса т равна произведению объёма воды V, измеренному в м³, на плотность воды р, измеренную в кг/м³. В виде формулы это мо­жет быть представлено в следую­щем виде:

Q= V • р • с • (v_V - v_R)

Плотность воды изменяется при изменении температуры воды. Для упрощения расчётов исполь­зуется следующее значение плот­ности: р = 1кг/дм³ при темпе­ратуре от 4°С до 90°С. Физические понятия энергия, ра­бота и количество тепла тождест­венны. Для пересчёта Джоулей в другие допущенные единицы из­мерения используется следующее соотношение:

I Дж = I H • м = I Вт • с или

I МДж = 0,278 кВт • ч

Увеличение объёма

Все вещества на Земле расширяются при нагревании и уменьшаются при охлаждении. Единственное вещество, которое является исключением из этого правила,- вода.

При температуре +4°С плотность воды максимальная, и она равна:

I дм³ = I л = I кг

Когда температура волы снижает­ся ниже этого пункта или повы­шается выше него, то объём воды увеличивается, то есть плот­ность воды уменьшается; уменьшается и удельный вес воды. Данный процесс изображён на рис.27: резервуар с измеренным объёмом теплового расширения.

Рис.27

В резервуаре находится ровно 1000 см³ воды при температуре v = 4°С. Если вода нагревается, то её определённое количество вы­ливается в измерительный стакан. Если температура воды поднима­ется до 90°С, то в измерительном стакане оказываются 35,95 см³, что соответствует 34,7 граммам.

Если Вам понравилась эта лекция, то понравится и эта - 14 Список препаратов для выписывания.

Тепловое расширение воды

В системах отопления темпе­ратура воды в подающем трубо­проводе составляет до 90°С. При этом вода, которой заполняется трубопровод, имеет температуру, равную приблизительно 10°С. Следует исключить ситуацию с вытеканием воды, как это показа­но на рисунке 27. Когда в летний сезон отопление отключается, то вода снова приобретает прежний объём. Таким образом, необходи­мо предусмотреть установку дос­таточно большого приёмного ре­зервуара для того объёма воды, который образуется при её тепло­вом расширении.

В старых отопительных уста­новках устанавливались откры­тые расширительные баки. Такие баки устанавлива­лись всегда в самой верхней точ­ке отопительной системы. При повышении температуры, то есть при тепловом расширении воды, уровень воды в таком баке повы­шается. И, наоборот, при пони­жении температуры - он снижа­ется

В современных отопительных установках используются мембран­ные расширительные баки (рисунок 28). При поставке бак заполнен азо­том, который находится под давле­нием (давление на входе: от 0,5 до 1,5 бар). Вода, образующаяся при тепловом расширении, поступает в бак и надавливает на газовую по­душку через мембрану. - Так как газы можно сжать, а жидкости -нет!

Рис. 28. Схема работы мембранного расширительного бака