Составить и решить задачу конденсация и охлаждение

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Задача: В городе произошел аварийный разрыв трубы с горячей водой. Для предотвращения возможных повреждений зданий необходимо охладить эту воду. С начальной температурой 90°C ее нужно охладить до 20°C. Для этого используется конденсация пара. Скорость конденсации пара составляет 10 кг/мин. Сколько времени потребуется для охлаждения всей воды?

Решение:

Определим количество теплоты, которое необходимо извлечь из воды, чтобы охладить ее до нужной температуры.
Q = m c ΔT, где
Q - количество теплоты,
m - масса воды,
c - удельная теплоемкость воды (4,186 кДж/кг*°C),
ΔT - изменение температуры.

m = 10 кг/мин * 60 мин/ч = 600 кг/ч = 600000 г/ч

Q = 600000 г 4,186 кДж/кг°C * (90 - 20) = 22 576 200 кДж

Определим количество теплоты, которое необходимо извлечь из пара для конденсации.
Q = m * λ, где
m - масса пара,
λ - удельная теплота конденсации (2260 кДж/кг).

Q = 600 кг/ч * 2260 кДж/кг = 1 356 000 кДж

Следовательно, общее количество теплоты, которое нужно извлечь для охлаждения воды, составляет:
Q_total = 22 576 200 кДж + 1 356 000 кДж = 23 932 200 кДж

Теперь найдем время, за которое можно охладить всю воду.
t = Q_total / P, где
t - время,
Q_total - общее количество теплоты,
P - мощность охладителя (делаем предположение, что мощность охладителя равна мощности конденсации пара).

t = 23 932 200 кДж / 1 356 000 кДж = ~17,65 часа

Ответ: Для охлаждения всей воды потребуется примерно 17,65 часа.