Требования к научным исследованиям. Ловушки простых формул

Аватар пользователя Росс

На днях просматривал параметры бойлера косвенного нагрева некой фирмы. 

·      Объем – 200 л

·      Максимальная температура нагрева воды – 75С

·      Доступный объем при смешении до 40С – 372 л

Остальные параметры опустим, как несущественные.

Решил проверить, как производитель получил число 372 л при 40С. Получилось просто и наглядно.

Количество тепла, сосредоточенное в воде, равно Q=cmT, где

с - удельная теплоемкость воды,

m – масса воды

Т – температура.

1 литр воды весит 1 кг, поэтому заменяем литры на килограммы.

Количество тепла в баке: сm1T1, где m= 200 кгT= 75С

Количество тепла для использования: сm2T2, где m= Х кгT= 40С

Используя закон сохранения энергии, приравниваем сm1T= сm2T2

Сокращая на удельную теплоемкость, получаем: m1T1 = m2T2,

откуда m= m1T1 / T2

Подставляя исходные данные, получаем: 200*75/40 = 375 л.

 

Как будто получили неплохое совпадение с данными производителя.

Ничего не смущает?

===========Дополнение==13.12.2022=============================

На самом деле, при выводе формулы был потерян закон сохранения массы.

Действительно, мы имеем 200 кг воды с температурой T1=75С, мы добавляем некоторое количество холодной воды m2 с температурой, например, T2=15С, чтобы получить искомую массу m3 с температурой T3=40С.

Поскольку мы собираемся охлаждать воду, запишем условия для температур для данного случая:

T> T3 > T2

Из закона сохранения энергии (в данном случае, тепла) получаем:

сm1T+ сm2T= сm3T

Из закона сохранения массы 

m+ m= m3

После несложных преобразований получаем

m= m(T- T2) / (T T2)

Подставляя исходные данные, получаем

m= 200* (75 - 15) / (40  15) = 480 кг, или тех же литров.

 

Как видим, при правильном расчете мы получаем на 100 л больше, чем указал производитель. 

============= Специально для редактора раздела, оставившего комментарий к статье

Физика - точная наука, не согласен, покажи формулами и расчетами.

Еще раз убедился в правильности своего подхода никого не банить - "дабы дурь каждого видна была"

Авторство: 
Авторская работа / переводика
Комментарий редакции раздела Ведро анализов

Автор сего недоумения не знаком с понятием абсолютной температуры Т. А выбирая разные шкалы температур, будет получать каждый раз разрыв шаблона от произвольно меняющихся решений.

За такое из 9-го класса гонят ссаными тряпками во избежание.

Особенно умиляет число комментаторов-экспертов-во-всём. Ведь с серьёзными щщами чего-то обсуждают. Просто праздник какой-то! Моакобесия.

Комментарии

Аватар пользователя rihaxe
rihaxe(1 год 5 месяцев)

Как это в 200 л. поместить?

п.с. калькуляторы немного другую формулу предлагают

Tобщ = (Vгоряч × Tгоряч + Vхолодн × Tхолодн) / (Vгоряч + Vхолодн)

Комментарий администрации:  
*** отключен (клон-провокатор) ***
Аватар пользователя Afternoons
Afternoons(2 года 2 месяца)

Как это в 200 л. поместить?

Элементарно! Сначала вводим коэффицинт cos φ, получаем 260 литров,  добавляем коэффициент погрешности Стьюдента, например 0,8, получаем уже 206 литров, что вполне уже почти укладывается smile7.gif

Аватар пользователя OEM
OEM(2 года 1 месяц)

С какого такого фига? В военное время косинус фи равен трем.

Аватар пользователя Afternoons
Afternoons(2 года 2 месяца)

у нас же частично военное время, предлагаю сойтись на полтора?

Аватар пользователя OEM
OEM(2 года 1 месяц)

Господа!

Есть еще предложения какие нанотехнологии внедрять в России?

Аватар пользователя e-Jinn
e-Jinn(4 года 5 месяцев)

Горячая вода смешивается с холодной в смесителе, при вытекании.

В формуле не хватает температуры холодной воды

Аватар пользователя Росс
Росс(7 лет 3 месяца)

Расчет делается в предположении, что вода из бойлера смешивается с холодной водой непосредственно у точке потребления

Аватар пользователя Philosov
Philosov(4 года 3 месяца)

Типа 375 больше 200?

Может 375 это общяя емкость теплосистемы дома?

Комментарий администрации:  
*** отключен (систематическая дезинформация) ***
Аватар пользователя johnsib
johnsib(12 лет 4 месяца)

И ещё заложить объём теплообмена на циркуляцию контура ГВС. 
 

то есть не только при прямом расхоже происходит подмес холодной воды, но и при циркуляции по контуру происходят потери.

Аватар пользователя Росс
Росс(7 лет 3 месяца)

Не надо закладывать объем на циркуляцию - это некий расчет, характеризующий количество доступной воды при смешении с холодной

Аватар пользователя Росс
Росс(7 лет 3 месяца)

375 л - это расчетный (неверный) объем воды, когда в бойлер не поступает новая вода для нагрева, а имеющаяся горячая смешивается с холодной в точке расхода

Аватар пользователя viewer
viewer(11 лет 7 месяцев)

...косвенного нагрева некой фирмы.

Глаз выхватил часть фразы - подумал, что про какую-то схему хитрого развода. smile6.gif

Аватар пользователя Росс
Росс(7 лет 3 месяца)

"Когда я разводился - разводили мосты, а когда я разводил кроликов - развели меня"

Аватар пользователя mikkimouke
mikkimouke(2 года 1 месяц)

а если посчитать, что температура 40°С получается добавлением к литру воды с температурой 75°С какого-то количества воды с температурой 25°С, то какое количество воды наберется в емкость, если туда вылить 375 литров воды с температурой 75°С и неизвестное количество воды с температурой 25°С, чтобы получить в итоге температуру 40°С?

Комментарий администрации:  
*** отключен (дезинформация, оправдание мятежников) ***
Аватар пользователя Росс
Росс(7 лет 3 месяца)

Расчеты и измерения проводятся по EN 12897. В частности, перекрывается доступ воды в бойлер и останавливается нагрев. Измеряется доступный объем воды при смешении с холодной в точке расхода

Аватар пользователя Колхозник
Колхозник(8 лет 10 месяцев)

.Вы  в расчете исключаете теплоемкость холодной воды,поэтому он неверен,также температура принимается не в Цельсиях,а Кельвинах.Кроме того,скорее всего,принимается какой-то норматив по температуре холодной воды  в заводском расчете.

Аватар пользователя rihaxe
rihaxe(1 год 5 месяцев)

Она изменяется, но не сильно

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).

Комментарий администрации:  
*** отключен (клон-провокатор) ***
Аватар пользователя Колхозник
Колхозник(8 лет 10 месяцев)

имеется ввиду не удельная теплоёмкость на один градус,а общая

Аватар пользователя Tuktarov
Tuktarov(11 лет 9 месяцев)

Не стоит лезть в тему, если терминами не оперируешь. Нет такого понятия как "общая тёплоемкость".

К тому же при предлагаемой методе разницы нет, что в кельвинах, что в Цельсия,  они сокращаются.

Аватар пользователя Росс
Росс(7 лет 3 месяца)

Тут таких экспертов чуть ли не половина. Пусть резвятся, если в рамках приличий.

Аватар пользователя Колхозник
Колхозник(8 лет 10 месяцев)

Как-нибудь уж без тебя разберусь,сынок.что мне делать.

Кроме того,Слово *общая* было введено для таких.как ты,оперирующих терминами,но,похоже, не понимающими их сути. И Метод расчета неверен,т.к. не учитывает начальную температуру нагреваемой воды.

Аватар пользователя Tuktarov
Tuktarov(11 лет 9 месяцев)

Безграмотное хамло.

Аватар пользователя Колхозник
Колхозник(8 лет 10 месяцев)

Если ты ничего не понимаешь в теплотехнических расчетах,сынок.то просто признайся себе в этом. Для твоего просвещения даю тебе формулу,по которой нужно рассчитывать  в этом примере

M= M0+ M0(T0-T)/(T-T1),

где М- общая масса воды после смешения(то,что нужно определить)

М0-масса воды в бойлере

Т0-температура воды в бойлере

Т-температура воды после смешения

Т1- температура холодной воды

Ну и ,естественно,никакие температуры не сокращаются.

Если не поймешь,откуда такая формула взялась,я тебе её выведу,это просто.

В общем ученье-свет,неученье-тьма.

Если будешь хамить старшим-тебя будут  тыкать носом.

 

Аватар пользователя Росс
Росс(7 лет 3 месяца)

Действительно, есть EN 12897. Напомню, что 1 градус С = 1 градусу К

Аватар пользователя michael
michael(12 лет 3 месяца)

А смешивается-то с чем? Объём сорокаградусной воды будет зависеть от температуры добавляемой воды.

Аватар пользователя Мадж
Мадж(7 лет 10 месяцев)

А смешивается-то с чем?

Со 175 литрами при 0⁰С

Аватар пользователя Росс
Росс(7 лет 3 месяца)

Нет. Просто расчет изначально был выполнен неверно.

Аватар пользователя Росс
Росс(7 лет 3 месяца)

Основная ловушка этих расчетов то, что не учли закон сохранения массы

Аватар пользователя Tuktarov
Tuktarov(11 лет 9 месяцев)

Ну да,  надо считать через количество энергии,  учитывать начальную температуру холодной  воды.  Да и объем сильно меняется от температуры.

Аватар пользователя Росс
Росс(7 лет 3 месяца)

Да

Аватар пользователя skwo73
skwo73(5 лет 3 месяца)

формула не отражает процесс получения такого объема при смешивании. возможно число получено опытным путем.

Аватар пользователя Ordin
Ordin(9 лет 4 месяца)

Подсчет неправильный. Слева у вас количество тепла воды 200 кг с  Температурой 75С, а справа - эквивалентное количество тепла воды 40С.

Для нагрева дополнительного количества воды до 40С вы будете использовать тепло, 200*с*(75-40)=х*с*(40-Тх), где х - дополнительное количество воды, Тх - начальная температура этой воды. Если Тх=0С, то 200*35=х*40. получаем х=175 кг. Т.е. вы в сумме получите 375 литров воды 40С. Если начальная температура будет 10С, то вы получите х=233 литра, т.е. у вас будет уже 433 л.

Аватар пользователя Росс
Росс(7 лет 3 месяца)

возможно число получено опытным путем

Есть методика EN 12897, которой должен был следовать изготовитель.

Аватар пользователя Ivanovich
Ivanovich(12 лет 5 месяцев)

Если вытекает постоянно  40 градусов, то исходные данные меняются на каждый момент времени, что надо пересчитывать. это без учета, что ТЭНы включатся.  А так да, взять корыто на пол-тонны и смещать все в закрытом объеме, с учетом температуры горячей и холодной воды, так можно разбавить на любой разумный объем. smile1.gif

Аватар пользователя Росс
Росс(7 лет 3 месяца)

Не вытекает. Условия измерения доступной воды - это расход имеющейся без притока и подогрева.

Аватар пользователя stop
stop(2 года 10 месяцев)

В смешивании участвует три температуры - холодная, горячая и полученная теплая.

Какая температура у холодной?

(и у всех из них разные объемы)

Аватар пользователя Росс
Росс(7 лет 3 месяца)

Верно.

Аватар пользователя michael
michael(12 лет 3 месяца)

В общем, если с водой нулевой температуры мешать, так и получится.

Аватар пользователя Росс
Росс(7 лет 3 месяца)

Согласно EN 12897, температура входной воды принимается  15 С

Аватар пользователя Джыгит
Джыгит(7 лет 6 месяцев)

С точки зрения банальной эрудиции арифметики smile29.gif

Литр 75°С плюс литр 5°С = 2 литра 40°С. С погрешностью в проценты. 200+200=400. Похоже на 372?

 

Аватар пользователя DenSkipper
DenSkipper(8 лет 9 месяцев)

Садитесь, двойка. ))

Аватар пользователя Джыгит
Джыгит(7 лет 6 месяцев)

smile68.gif

Аватар пользователя Росс
Росс(7 лет 3 месяца)

Я тоже пытался подогнать расчеты под имеющиеся значения. Основная проблема, спрятанная в статье - нарушение закона сохранения массы 

Аватар пользователя AlexandrBCN
AlexandrBCN(6 лет 11 месяцев)

...в баке 200 л воды с темп.75 град. Вытекая и смешиваясь с холодной водой, завод обещает 372 л. смешанной воды с темп. 40 гр. по Цельсию. "Доступный объем при смешении до 40С – 372 л"  И в чём вопрос?

Аватар пользователя Росс
Росс(7 лет 3 месяца)

В том, что единственная формула, которую я подобрал для получения приведённого результата нарушает закон сохранения массы 

Аватар пользователя BDima
BDima(8 лет 8 месяцев)

Почему должны смущать пробелы в школьной физики у автора? Такое поголовно. Из приведенных данных можно только сделать вывод, что температура холодной воды производителем берется около 0 по цельсию для расчетов.

Аватар пользователя Vinnie J
Vinnie J(4 года 5 дней)

Они видимо предельный минимум берут, чтобы к ним потом претензий от особо одарённых не было, почему у них меньше воды намешалось

Аватар пользователя Росс
Росс(7 лет 3 месяца)

Ознакомьтесь с EN 12897

Аватар пользователя ПРОЛ
ПРОЛ(8 лет 10 месяцев)

Не знаю, не смешиваю.

Аватар пользователя Росс
Росс(7 лет 3 месяца)

Взболтать, но не смешивать? В баре это работает, в бане - нет

Страницы