Вода как средство для переноса
тепла
В сегодняшних системах отопления и горячего
водоснабжения вода используется для транспортировки тепла от производителя
тепла к потребителю тепла. Следует выделить следующие свойства воды как
транспортного средства:
- теплоаккумулирующая способность;
- увеличение объема, как при нагревании,
так и при охлаждении;
- связанное с этим уменьшение плотности;
- испаряемость под воздействием внешнего
давления. Мы полагаем, что следует описать данные свойства более подробно.
Удельная
теплоёмкость
Важнейшим качеством любого теплоносителя
является его теплоаккумулирующая способность. Если отнести теплоаккумулирующую
способность к массе и разнице температур материала, то можно получить
удельную теплоёмкость. Символ удельной теплоёмкости - с, единица измерения
- кДж/(кг * К). Таким образом, удельная теплоёмкость - это то количество
тепла, которое необходимо затратить для увеличения температуры 1 кг материала
на 1 К. И наоборот, при охлаждении материала он отдаёт такое же количество
тепла. Для воды при температуре от 0° до 100°С средняя удельная
теплоёмкость имеет следующее значение:
с = 4,19 кДж / (кг*К) или
с =1,16 Вт*ч/(кг*К).
Количество тепла Q, подаваемого и отводимого, измеряется в Дж или кДж
представляет собой произведение массы m, измеренной в кг, удельной теплоёмкости
с и разницы температур Δυ, измеренной в К. Это разница между
температурой на входе в отопительную систему и на выходе. Формула для
вычисления количества тепла имеет следующий вид:
Q = m * с * Δυ Масса m равна произведению объёма воды V, измеренному
в м3, на плотность воды ρ, измеренную в кг/м3.
В виде формулы это может быть представлено в следующем виде:
Q = V * ρ * с (υV - υR)
Плотность воды изменяется при изменении температуры воды. Для упрощения
расчётов используется следующее значение плотности: ρ = 1 кг/дм3
при температуре от 4ρС до 90ρС. Физические понятия энергия,
работа и количество тепла тождественны. Для пересчёта Джоулей в другие
допущенные единицы измерения используется следующее соотношение:
1 Дж = 1 Н*м = 1 Вт*с или
1 МДж = 0,278 кВт*ч
Увеличение объема
Все вещества на Земле расширяются при нагревании и уменьшаются при охлаждении.
Единственное вещество, которое является исключением из этого правила,
- вода. При температуре +4°С плотность воды максимальная, и она равна:
1 дм3 = 1 л = 1 кг Когда температура воды снижается ниже этого
пункта или повышается выше него, то объём воды увеличивается, то есть
плотность воды уменьшается; уменьшается и удельный вес воды. Данный процесс
изображён на рисунке 7: резервуар с измеренным объёмом теплового расширения.
 Рисунок
7: При нагревании или охлаждении плотность воды уменьшается, то есть уменьшается
удельный вес воды.
Кубик воды (1000 см3) содержит при 4°С 1000 г
1000 см3 воды (90°С) а 965,3 г Объём теплового расширения 35,95 см3 s
34,7 г
В резервуаре находится ровно 1000 см3
воды при температуре и = 4°С. Если вода нагревается, то её определённое
количество выливается в измерительный стакан. Если температура воды поднимается
до 90°С, то в измерительном стакане оказываются 35,95 см3,
что соответствует 34,7 граммам.
|
