собственно интересует как расчитывать сабж
есть вполне реальная бочка на 160 литров (из нержавейки)
высота 85, диаметр 58
в ней вода 13 градусов изначально
нагреваем воду в бочке в течении часа, достигаем к примеру 40 градусов
вопрос:
как расчитать теплопотери в окружающую среду? сама бочка не имеет никакой изоляции

порыскав в инете нашел формулу
Q=f*k*t*r

f-плошадь неизолирваной поверхности в м2
k- коэфф теплопередачи
t- разность температур нагретых поверхностей и окружающей среды
t=(t1-t2)/2-t3
t1-температура воды в начале
t2- температура воды в конце
t3- температура окруж среды
r-время работы в минутах

в приложении было немного данных о теплопроводности
сталь=9 (верно или нет? )
вообщем сомнения у меня в правильности формулы
а точнее в расчете разности температур

кароче хелп ми ))

Смущает зависимость dQ от температур (разности). По идее, это должна быть не дробь, а возрастающая функция типа exp.

насколько мне известно, энергия, которая теряется за счет излучения, пропорциональна четвертой степени температуры

Это скорее не излучение "абс черного тела" (~T^4), а диффузия более быстрых молекул одного газа в другой. В уравнении диффузии какая зависимость ?...

ребяты давайте конкретнее и с цифрами )))))))

Физика бы нашего сюда - он такой фанат на посчитать чего нибуть)))) Как в аудиторию заходит, так сходу мел в руки и начинает писать

П.С. Сорри за оффтоп.

<Spawn>
ну ты спроси у физика вашего )

oleg1973
Ты лучше мне на мыло такие вещи дублируй. А то я последнее время нечасто на форум выбираюсь.
Что касается твоего вопроса.
Ты мне скажи, это тебе лично надо, для расчёта реальной бочки, или это теоретический вопрос, какая-нибудь лабораторная? Поскльку, как я уже писал в похожем топике, ответ принципиально отличается для практики и теории.
В любом случае, вынужден тебя разочаровать - приведённая тобой формула справедлива для некоторых теплообменников, более того, для стационарного процесса, а не периодического. Оторви и выбрось
1) Как ты нагреваешь бочку? Костром или змеевиком, тогда внешним или внутренним?
2) Бочка закрытая со всех сторон? Герметичная?
3) Она нагревается равномерно в течение часа или как?
В общем, для того, чтобы математически решить эту задачу, нужно составить пару дифуравнений. Что касается практики... Теплопотери обычно принимаются 5% от теплопередачи. Но если греть в течение часа, то там и все 50% могут быть. Кстати, теплопередачу-то рассчитал уже? На всякий случай:
Q1=c*m*(t2-t1) здесь всё для воды
Q2=c2*m2*(t2-t1) а это для нержавейки, можно пренебречь.
Q=Q1+Q2+Q3, где Q3 - теплопотери.
Так что тебе остаётся только определить КПД нагревателя и КАК именно теряет бочка тепло - через испарение жидкости или теплообмен сквозь стенку бочки.

задача вполне не теоретическая а практическая
в лаборатории у меня бочка
нагревается изнутри, количество тепла передаваемое в минуту число постоянное
вода во время нагрева перемешивается, так что все равномерно
бочка НЕ изолирваная, сталь нерж 304, закрыта герметично
ну и греем в течении часа
тепло естестно теряем через стенки бочки а не через испарение
на воду уходит 160 литров*27 дельта температур=4320 ккал /860=5,02 Киловата примерно
и тут все ясно

со сталью немного непонятки в разных источниках разные данные по теплопроводности/теплоемкости

OK, значит вопрос практический - это проще. А может, ты и эксперимент можешь провести?
В общем предлагаю так. принимаем излучение тепла в окружающую среду пропорциональной разности температур в первой степени:
dQ=K*(Tводы - Tокр.ср.)*dt
где dQ - количество тепла в джоулях;
K - rоэффициент бочки, находишь экспериментально, [K]=Дж/К*с
dt - интервал времени, с.
В теории там куча коэффициентов с дробными степенями, но всё равно практическая поправка превышает теоретические данны на порядок
Очевидно, что потери тепла будут изменяться во времени. Теперь применяем метод Эйлера. Разбиваем диапазон температур (13 - 40) на участки по 3 градуса, к примеру, и считаем потери на каждом участке.
Теперь смотрим на динамику процесса (изменение температуры во времени). Находим время простоя бочки на каждом участке температур, умножаем на потери, всё суммируем. Все операции легко выполнить в MathCAD, заодно можно и dt круто уменьшить, получить псевдоточные расчёты.

вот такая мутотень. Если чё непонятно - спрашивай.

ужас
вот она програмистская логика
мне не нада особо то уж точно
мнеб попроще
КПД нада установки найти (производительность вместе с потерями точнее)
кароче в голом виде без всякой изоляции
в помешении 200м2 при нагревании с 13 до 80 градусов КПД 80% (без потерь на массу метала и в окружаюшую среду)


December
ну а нету у тебя правильной формулы зависимости теплопотерь от открытой площади ,времени,и теплопроводности материала?
естестно там есть разница в времени нагрева к примеру с 25 до 26 и 39 до 40
но мы ее не будем учитывать , возмем среднее время для простоты

OK, попроще так попроще.
Потери через стенку можешь посчитать так.
Q=K*F*(T2-T1)*t Дж
где F - м квадр.;
K - коэфф., Вт/м.кв.*Кельвин
T2- температура воды в бочке
T1- температура окружающей среды.
t - время стояния, секунды.
Т2 бери примерно Тнач.воды+(Ткон.воды-Тнач.воды)*2/3
так будет точнее. Коэффициент К можно рассчитать как теплопроводность/(толщина стенки), но на самом деле существует ещё такой компонент формула как теплоотдача от стенки к воздуху. Его хрен рассчитаешь, но в нулевом приближении можно принять, что сопротивление теплоотдачи примерно равно термосопротивлению стенки бочки, так что дели коэффициент на два.
Я бы сказал навскидку, что в твоём случае К будет около 5 Вт/м*К.

Цитата

бы сказал навскидку, что в твоём случае К будет около 5 Вт/м*К.

ты хочеш сказать что я теряю 5 Вт на метр квадратный поверхности в секунду????

oleg1973, эта, я конечно физику всего лишь в Политехе учила... но нам физик грил что такого КПД в природе не бывает. В реальной природе имеется в виду, на планете Земля, в том числе и в лабораторных условиях. И предлагал отправлять лесом всех у кого этот КПД больше 40 процентов получается.. аргументов не помню, но откуда ты взял 80%.... это что-то невероятное. Оно правда так?... Может я чего не соображаю..

еще как бывает
у меня нагревается 160 литров воды в течении часа с 13 до 40
дельта Т=40-13=27
27*160=4320 (калории необходимые для нагрева)
4320/860=5,02 KW (1киловат =860кал)
по теории необходимо 5,02 KW для нагрева данного кол-ва воды на 27 градусов

на практике имеем 6,2 киловата (счетчик у меня стоит )
5,02/6,2=0,80*100%=80%
с учетом незаизолированости установки
вот и нада мне потери посчитать

Цитата

ты хочеш сказать что я теряю 5 Вт на метр квадратный поверхности в секунду????

Умножь на разность температур. Это будет оно. Как я уже говорил - это очень приблизительно.
Добавлено @ 00:35

Цитата

И предлагал отправлять лесом всех у кого этот КПД больше 40 процентов получается..

Всё зависит от того, какую часть процесса рассматривать. у отдельно взятого механизма (например, шестерёнчатая передача) КПД обычно более 90%, но у всего механизма, в котором эта передача состоит - может быть и 10%. А ещё возможно, что твой физик говорил про автомобильные двигатели.

Теплопроводности некоторых веществ:
Сталь 46 Вт/(м·К)
Медь 385 Вт/(м·К)
Бетон 0,84 - 1,3 Вт/(м·К)
Кирпич 0,63 - 0,84 Вт/(м·К)
Дерево 0,13 - 0,42 Вт/(м·К)
Лед 2,3 Вт/(м·К)
Вода 0,60 Вт/(м·К)
Воздух при 20 С 0,024 Вт/(м·К)

с учетом толшины в 1 метр
у меня 1,5 мм толшина стенки
(46/1000)*1,5=0,069 вт/м в секунду*разность температур
0,069*10 (возмем 10 С разницы как среднее)*3600=2484 вт/час потери
2,4 кв+5,02 кв=7,42 кв примерная теплопроизводительность системы (ах какой я умный ))))
7,42/6,2=1,19=119% кпд ну че как вам?
кто не верит прошу в гости ко мне в лабораторию