Energiát takarítunk meg, vagy mennyi vizet öntünk a vízforralóba
Mindannyian gyakran használunk vízforralót, akár hagyományos, akár elektromos, hogy felforraljuk a vizet. Ez két csodálatos ital: tea és kávé készítéséhez szükséges. Azonban nem minden elektromos energia, ha a vízforraló elektromos, vagy az égő gáz energiája, ha a vízforraló szokásos, a víz melegítésére szolgál. Minden alkalommal, amikor vizet forralunk vízzel, felmelegítjük a vízforralót, valamint a konyhában lévő levegőt. Ez felveti a kérdést: mennyivel jobb a víz öntése? Ha egy kis vizet töltött, akkor egyrészt gyorsan forrni kezd, és a hőveszteség a fűtésben a konyhában lévő levegő lesz a legkisebb. Másrészt a vízforraló melegítése ugyanolyan energiát eredményez, mint a víz fűtése. Ha sok vizet öntesz, akkor a vízforraló fűtésére használt energia elhanyagolható lesz, de a vízforraló hosszú ideig melegedik, ezért sokkal több energiát fognak átvinni a környezetbe. Megpróbáljuk kitalálni és meghatározni az optimális vízmennyiséget, amely minimális a hőveszteség aránya a hasznos vízzel és a vízforraló vízzel történő előállításához.
A számítások során azt feltételezzük, hogy a vízben felmelegített víz szobahőmérsékletű, és a vízforraló melegítőegységének hőfejlődése egységnyi idő alatt mindig megegyezik az elektromos vízforraló gyártó által megadott teljesítményével.
Az optimális hatásfok meghatározásához kísérleti vizsgálatot végezhetünk 2400 W-os fűtőelemmel és 1,5 literes térfogatú elektromos vízforralóval. A forró víz előállításához szükséges hasznos munka megegyezik a szobahőmérsékletről a víz forráspontjáig (100 ° C) történő víz melegítéséhez szükséges hőmennyiséggel:
ahol - a víz hőteljesítménye, - a melegített víz tömege, - a víz forráspontja, - a víz kezdeti hőmérséklete a melegítés előtt (25 ° C).
A fűtőelem által kibocsátott hőmennyiséget a következő képlet határozza meg:
ahol - a fűtőelem kapacitása, - a forró víz ideje. Ezután egy elektromos vízforraló hatékonyságát a reláció határozza meg:
de az energiaveszteség:
A stopperóra segítségével mérjük a különböző tömegű víz forrási idejét, és az eredményeket a táblázat tartalmazza:
A táblázatból kiderül, hogy a kísérletben használt teáscsésze minimális energiavesztesége 1-1,25 kg víz, és a maximális veszteség akkor lesz, ha 0,25 kg vizet melegítenek. Így a maximális és minimális veszteségek közötti különbség 161,3 kJ / kg. Tekintettel arra, hogy átlagban a vízforraló napi 2-3 alkalommal használatos, az év során az energiaveszteség 176,6 MJ, vagy 49 kWh. A megtakarítások önmagukban kicsiek, de ha minimalizálja az összes felesleges energiaveszteséget, például kikapcsolja a fel nem használt lámpatesteket stb. a hatás meglehetősen tapintható, különösen akkor, ha kiszámítja az energiamegtakarítást Moszkvában: 150.000.000 kWh.
A javasolt módszerrel javasoljuk, hogy megoldja a problémát.
Végezzen kísérleti vizsgálatot és határozza meg a vízbe öntendő víz optimális mennyiségét a hőveszteség minimalizálása érdekében.