Каков КПД нагревателя, который используется для опреснения 1000 литров воды, начальная температура которой составляет

  • 60
Каков КПД нагревателя, который используется для опреснения 1000 литров воды, начальная температура которой составляет 20 °C, путем ее нагрева до кипения с использованием дизельного топлива?
Совёнок
19
Для решения данной задачи нам понадобится знать формулу для вычисления КПД (коэффициента полезного действия) нагревателя. Формула имеет вид:

КПД=полезная энергиязатраченная энергия×100%

Для начала, давайте вычислим затраченную энергию. Поскольку нагреватель использует дизельное топливо, мы можем использовать его теплоту сгорания для определения затраченной энергии. Значение теплоты сгорания дизельного топлива составляет примерно 45 МДж/кг.

Теплота, необходимая для нагрева 1000 литров воды с начальной температурой 20 °C до кипения, можно найти, используя следующую формулу:

Q=mcΔT

где Q - теплота, m - масса воды, c - удельная теплоёмкость воды, ΔT - изменение температуры.

Массу воды можно выразить в килограммах, зная её плотность. Плотность воды примерно равна 1 кг/литр.

Таким образом, масса воды составляет:

m=объем×плотность=1000литров×1кг/литр=1000кг

Теперь мы можем рассчитать изменение температуры ΔT:

ΔT=конечная температураначальная температура=100°C20°C=80°C

Удельная теплоёмкость воды равняется примерно 4,18 кДж/(кг·°C).

Теперь мы можем подставить все значения в формулу для рассчета затраченной энергии:

затраченная энергия=Q=mcΔT=1000кг×4,18кДж/(кг·°C)×80°C

затраченная энергия=334400кДж

Теперь, когда мы знаем затраченную энергию, мы можем рассчитать полезную энергию для нагрева воды до кипения. Поскольку вода нагревается до кипения, то полезной энергией будет являться теплота, которая приводит воду к кипению.

полезная энергия=масса воды×удельная теплота парообразования

Удельная теплота парообразования для воды составляет примерно 2260 кДж/кг.

Таким образом, полезная энергия равна:

полезная энергия=1000кг×2260кДж/кг=2260000кДж

Теперь, когда у нас есть значения полезной и затраченной энергий, мы можем рассчитать КПД:

КПД=полезная энергиязатраченная энергия×100%

КПД=2260000кДж334400кДж×100%

КПД676,92%

Таким образом, КПД нагревателя для опреснения 1000 литров воды, начальная температура которой составляет 20 °C, путем её нагрева до кипения с использованием дизельного топлива, примерно равен 676,92%.