Определите массу горючего с удельной теплотой сгорания 25 МДж/кг, которое надо сжечь, чтобы нагреть воду массой 1 кг от 60 до 100 °С и 10 % воды выпарить. КПД нагревателя равен 50 %; удельная теплоёмкость воды равна 4200 Дж/(кг · К); удельная теплота парообразования - 2,32 МДж/кг.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для нагрева воды от 60 до 100 °C нам нужно:

Q = mcΔT,
где Q - тепловая энергия, m - масса воды, c - удельная теплоемкость воды, ΔT - изменение температуры.

Q = 1 кг 4200 Дж/(кг·°C) (100 °C - 60 °C) = 1 кг 4200 Дж/(кг·°C) 40 °C = 168000 Дж.

Теперь для испарения 10 % воды:

Q = m*λ,
где λ - удельная теплота парообразования.

Q = 0.1 кг 2.32 МДж/кг = 0.1 кг 2320 кДж/кг = 232 кДж.

Таким образом, общая тепловая энергия, необходимая для нагрева и испарения воды, составляет 168000 Дж + 232 кДж = 168232 Дж.

Теперь найдем массу горючего:

Qг = КПД * Q,
где Qг - тепловая энергия горючего.

Qг = 0.5 * 168232 Дж = 84116 Дж.

Учитывая удельную теплоту сгорания горючего, имеем:

m = Qг / удельная теплота сгорания,
m = 84116 Дж / 25 МДж/кг = 84116 Дж / 25000 кДж = 3,36464 кг.

Следовательно, для нагрева воды с 60 до 100 °C и испарения 10 % воды нам понадобится сжечь примерно 3,36 кг горючего.