Voisiko joku neuvoa, miten nämä pitäisi laskea? Helppoja kai, mutta en pääse edes liikkeelle.
1. Jääkaapin kylmäkerroin on 2.5 ja kompuran teho 480w. Kuinka suuri lämpöteho poistuu jääkaapista? Entä kuinka suurella teholla jääkaappi lämmittää huonetta?
2. Kasvattaako lämpösäiliön lämpötilan nostaminen 10 asteella vai kylmäsäiliön lämpötilan laskeminen 10 asteella enemmän Carnotin koneen höytysuhdetta?
3. Kokeiluasteella oleva lämpövoimala perustuu meressä esiintyviin lämpötilaeroihin. Pinnallä lämpötila on 24 astetta ja syvällä viisi astetta. Mikä on voimalan suurin mahdollinen hyötysuhde?
Jos voimalan tehoksi halutaan 200kW, kuinka paljon lämpöenergiaa lämpimästä vedestä on otettava? Entä siirrettävä kylmään veteen aikayksikköä kohden? Oletus, että höytysuhde on ensimmäisen kysymykseen saadun vastauksen mukainen.
Kylmän veden lämpötila kohoaa voimalassaa arvoon 10 astetta. Kuinka suurin on kylmän veden massavirran oltava?
Tämä fysiikkaa sen enempää ymmärtämätön vanhempi opiskelija kiittää kaikista vinkeistänne ja neuvoistanne!
1. Jääkaapin kylmäkerroin on 2.5 ja kompuran teho 480w. Kuinka suuri lämpöteho poistuu jääkaapista? Entä kuinka suurella teholla jääkaappi lämmittää huonetta?
2. Kasvattaako lämpösäiliön lämpötilan nostaminen 10 asteella vai kylmäsäiliön lämpötilan laskeminen 10 asteella enemmän Carnotin koneen höytysuhdetta?
3. Kokeiluasteella oleva lämpövoimala perustuu meressä esiintyviin lämpötilaeroihin. Pinnallä lämpötila on 24 astetta ja syvällä viisi astetta. Mikä on voimalan suurin mahdollinen hyötysuhde?
Jos voimalan tehoksi halutaan 200kW, kuinka paljon lämpöenergiaa lämpimästä vedestä on otettava? Entä siirrettävä kylmään veteen aikayksikköä kohden? Oletus, että höytysuhde on ensimmäisen kysymykseen saadun vastauksen mukainen.
Kylmän veden lämpötila kohoaa voimalassaa arvoon 10 astetta. Kuinka suurin on kylmän veden massavirran oltava?
Tämä fysiikkaa sen enempää ymmärtämätön vanhempi opiskelija kiittää kaikista vinkeistänne ja neuvoistanne!
Vastaukset 11
Vanhimmat
Q=cmDelta t. C on ominaisl.kapasiteetti. M massa. Delta t lämpötilan muutos.
"Tämä fysiikkaa sen enempää ymmärtämätön vanhempi opiskelija kiittää kaikista vinkeistänne ja neuvoistanne! "
Po. "Tämä fysiikanopiskelua viitsimätön vanhempi opiskelija haluaa laskettaa tehtävänsä muilla."
http://fi.wikipedia.org/wiki/Lämpövoimakone
1, Jääkaapi kompressorihan käy vain ajoittain. Eli noilla tiedoilla voidaan arvioida vain hetkellinen jäähdytysteho kompressorin käydessä. Sen lisäksi "huoneenlämmitysteho" nettona on vaikeasti arvioitavissa, koska jääkaapin lämpömäärä on osin peräisin huoneilmasta, esim. kaapin oven availun seurauksena.
1. Kylmäkerroin = kylmäteho/kompurateho, josta kylmätehoksi tulee 2,5*480 = 1200W. Huonetta lämmitetään lauhtumisteholla = kompurateho*(kylmäkerroin 1) = 480*3,5=1680W.
2. Carnot-hyötysuhde = 1 - Tmin/Tmax, jossa Tmax on lämpösäiliön ja Tmin kylmemmän säiliön lämpötila Kelvineissä. Jos Tmin = 20C eli 293K ja Tmax = 100C eli 373K, niin Carnot-hyötysuhde = 0,214.. Siitä voi kokeilla.
3. Carnot-hyötysuhde = 1-278/297 = 0,064. Lämpimästä vedestä otettava tehoa 200 kW/0,064 = 3125 kW (energian laskemiseen tarvittaisiin aika, esim. vuorokaudessa 3156*24=75032 kWh. Kylmään veteen menee edellisten erotus eli 3125 - 200 = 2925 kW. Jos kylmän veden lämpötila kohoaa (10-5) = 5 astetta, niin massavirran on oltava mpiste = 2925 kW/(4,2*5) = 139,3 kg/s.
Tuossa 1. kohdassa varmaankin kysyttiin nettolämmitystehoa ja sehän on tietenkin sama kuin kompresoriteho eli 480 W :)
Jos jääkaappiin laitetaan lämmintä kamaa, joka sitten jäähdytetään, tulee siitäkin jonkin verran lämpöä huoneilmaan.
kiitos martta0.
Mistä tuo massivirtalaskun 4,2 tulee?
Eikö Carnotin laskuissa oteta huomioon ollenkaan tehtyä työtä. Esimerkiksi jos lasken hyötysuhteen seuraavalla (hyötysuhde 1,19..), niin katsotaanko vain pelkkää lämpötilaa? Lämpövoimakone ottaa lämpöenergiaa 240MJ ympäristöstä, jonka lämpötila on 130 astetta. Kone tekee 150 MJ:n työn, ja luovuttaa lämpöenergiaa ympäristöön, jonka lämpötila on -25.
Entä tämä;
moottori toimii lämpötilavälillä 40-490 astetta. Se ottaa lämpösäiliöstä 67 kW:n tehon. Mikä on moottorin hyötyteho, kun hyötysuhde on 47 % vastaavalla lämpötilavälillä toimivan Carnotin koneen hyötysuhteesta.
Carnot: 91.8%, koneen hyötysuhde tästä 43.2 %
Hyötyteho: 0.432 * 67 kW = 28.9 kW??
Ja vielä viimeinen, jota en osaa edes aloittaa..
Carnotin kone ottaa 170kJ lämpöenergiaa ympäristöstä, jonka t on -5 astetta ja luovuttaa lämpöä ympäristöön, jonka lämpötilta on -20 tai 20 astetta. Onko kyseessä lämpövoimakone vai jäähdytyskone? Tekeekö kone ympäristöön vai ympäristö koneeseen työtä? Määritä työn suuruus
" Mistä tuo massivirtalaskun 4,2 tulee? "
veden ominaislämpökapasiteetti ilman yksiköitä kahden numeron tarkkuudella.
"Eikö Carnotin laskuissa oteta huomioon ollenkaan tehtyä työtä. Esimerkiksi jos lasken hyötysuhteen seuraavalla (hyötysuhde 1,19..), niin katsotaanko vain pelkkää lämpötilaa? Lämpövoimakone ottaa lämpöenergiaa 240MJ ympäristöstä, jonka lämpötila on 130 astetta. Kone tekee 150 MJ:n työn, ja luovuttaa lämpöenergiaa ympäristöön, jonka lämpötila on -25. "
Tässä ei ole kyse carnotin koneesta, joten tietenkin otetaan tehtävässä annettu työ huomioon.
Carnotin koneen tapauksessa työtä ei yleensä ole annettu vaan se lasketaan hyötysuhteesta ja lämpömääristä. Joskus taas toinpäin, eli työ on annettu ja lämpömäärät lasketaan.
Hyötysuhde ei koskaan ole yli yhden, eli oletuksesi (hyötysuhde 1,19..) on väärä.
" Carnot: 91.8%, "
Väärin, lämpötila muunnokset celsiusasteista kelvineiksi unohtuivat.
" Ja vielä viimeinen, jota en osaa edes aloittaa.. "
Laske ensin hyötysuhde ja kylmäkerroin erikseen kummallekin tapaukselle lämpötiloista, ja kerro sitten lämpöenergian määrä hyötysuhteella saadaksesi työn määrä lämpövoimakoneessa. Ja vastaavasti kylmäkoneessa tilanteeseen oikein sovellettuna, kuten aiemmissa laskuissa jo kävi ilmi.
"Eikö Carnotin laskuissa oteta huomioon ollenkaan tehtyä työtä. Esimerkiksi jos lasken hyötysuhteen seuraavalla (hyötysuhde 1,19..), niin katsotaanko vain pelkkää lämpötilaa? Lämpövoimakone ottaa lämpöenergiaa 240MJ ympäristöstä, jonka lämpötila on 130 astetta. Kone tekee 150 MJ:n työn, ja luovuttaa lämpöenergiaa ympäristöön, jonka lämpötila on -25."
Jos oletetaan antamasi lämpötilat ja 240 MJ oikeiksi, niin Carnot-hyötysuhteeksi tulee 1 - 248/403 = 0,3846.. Toisin sanoen jos kone ottaa 240 MJ (130C), niin siitä on saatavissa työksi maksimissaan vain 0,3846*240=92,3 MJ (-25C). Eli ei siis lähellekään arvoa 150 MJ. Jotta koneesta saataisiin 150 MJ työtä, niin alemman lämpötilan pitäisi olla sellainen, että hyötysuhde olisi 150/240=0,625 eli Tmin = 151,1K eli noin -121,9C.
Kiitos taas kovasti!
Jos tuo edellinen ei ole Carnot, niin eikö kuitenkin tuo ole mahdotonta ilman lisäenergian syöttöä.
Viimeisestä vielä;
-20 asteessa sain hyötysuhteeksi 0.05597, ja 20 asteessa hyötysuhteeksi -0,093. Miten lasken kylmäkertoimen? Jaan ottaman lämpöenergian hyötysuhteella vai?
1. Lämpövoimakone-5C ja -20C, joista Carnotkoneen hyötysuhteeksi 0,05597 eli työtä saadaan 0,05597*170 = 9,5 kJ
2. Toisessa tilanteessa kyse on kylmäkoneesta eli lämpötilat -5C ja 20C. Carnotkylmäkoneen kylmäkerroin on Tmin/(Tmax-Tmin) = 268/(293-268) = 10,72. Nyt kylmäenergian 170 kJ siirtämiseen 20C ympäristöön tarvitaan työtä määrä 170/10,72 = 15,9 kJ