Який ККД у ТЕН'а?

[HWman]

while(1){

Походу ККД ТЕН'а 100% чи я помиляюсь?

Але стоп, як це 100%? Ніщо не може мати ККД у 100%, щось таки буде втрачатись у вигляді тепла, по крайній мірі так вчили у школі...

Хоча ТЕН по суті і є перетворювачем електричної енергії у теплову, тоді які можуть бути втрати у вигляді тепла?

}

[romaxa11]

Мені казали біля 98%. Можливо частина енергії йде на деформування тена в процесі нагріву.

[HWman]

Мені казали біля 98%. Можливо частина енергії йде на деформування тена в процесі нагріву.

Окей, якщо припустимо, ТЕН працює рік без перестанку, то яка частина енергії піде на деформування? 0.000...%

[romaxa11]

Суть така: електрони проходять через кристалічну градку, передають енергію атомам, надлишкова енергія викликає збільшення коливань навколо рівноважних положень, для забезпечення рівноважного стану в даний момент часу, градка розширюється. Тепло - це взаємодія атомів під час коливань, а втрати енергії на розширення.

[sergkots]

Якщо підведено змінний струм то буде і електромагнітне випромінювання - теж мінус. Тепло не буде лише на нагрівальному елементі буде грітись також система кріплення тена, та тепло буде передаватись від нагрівального елемента проводам.

[romaxa11]

Якщо градка знаходиться в, умовно кажучи, вищих енергетичних станах, то структура поступово руйнуються, бо розпадаються зв"язки між атомами. Логічно, що тен буде гріти з часом гірше, а отже більша кількість енергії буде витрачатись на деформацію. Але метали характеризуються щільними атомними упаковками і рух утруднений, а отже утруднена і деформація, тому процес дуже повільний.

тен крім теплового випромінювання може також випромінювати і певні хвилі інших частот, що також забиратиме енергію

[amadey777]

Якшо будеш гріти повітря земної кулі, то ККД = 0.

Аргументую:

ККД = (Теплова енергія шо була потрачена на нагрів певної субстанції(води, наприклад)) / (Теплова енергія шо виділяється в ТЕНі при проходженні через нього електричного струму за певний час).

З курсу фізики - якшо через провідник з опором R протікає струм величиною I , то за час t виділиться кількість теплоти Q₁

Q₁ = I * I * R* t = U*I*t , де U - напруга на кінцях ТЕНа.

Для того, щоб нагріти тіло масою m від температури T₁ до температури T₂ треба потратити кількість теплоти Q₂

Q₂ = c * m * (T₂-T₁), де c - питома теплоємність тіла, для води 4218 Дж/кг·К.

Тому ККД = Q₂ / Q₁.

Для прикладу -

Розрахуємо ККД бойлера 50літрів

Бойлер электрический Drazice OKCE 50 (навесной)

Сухой керамический элемент , установка на стену вертикально,

мощность - 2 кВт.,емкость - 51 л.,рабочее давление - 6bar.,

толщина изоляции - 42 мм.,высота - 561 мм., диаметр - 524 мм., вес - 36 кг.,

время первичного нагрева с 10 °С до 60 °С - 1,5 ч.

link

Це ~50кг води, втрати теплоти [бойлер - навколишнє середовище] вважаємо мінімальні.

Для спрощення розрахунку вхідну напругу вхідну будемо брати постійну 310В шо відповідає випрямленій 220В.

Струм через спіраль 2кВт буде 6,45А

ККД = (4218Дж/кг·К * 50кг * (333,15°К - 283,15°К)) / (310В * 6,45А * 5400 секунд) = 0,976633

Судячи з ККД недарма дой бойлер вартує 4,6к грн

[keepo]

Думаємо логічно: гріє не тен, а його нагріваючий елемент (той що в середині трубки), він в свою чергу нагріває наповнювач трубки, а той зовнішній шар ТЕНа, ось цей шар і передає енергію речовині, що гріють. Тобіш це вже не 100% (частина енергії витрачаєця саме на підтримку температури наповнювача і зовнішньої оболонки). + може бути ще й магнітна складова....

Але то все теорія.

Щоб взнати ККД чайника: беремо чайник + воду (поміряти об"єм точно, заміряємо початкову температуру) + електролічильник. Воду в чайник, вилку в розетку, за лічильником слідкуємо. Коли закипіло - знімаємо показник - маємо кількість енергії витрачену на нагрів... тепер вираховуємо скільки енергії треба для нагріву нашої води (масу маємо, різницю температур теж, питому теплоємність - в таблицях). Ділимо те, що отримали на те. що нарахував лічильник і множимо на 100 - це і є ККД тена.

Правда там ще декілька оговорок: типу чайник - ідеальний термос, який не взаємодіє з середовищем, а вода - ідеальна рідина, на яку зміна тиску не діє, ну і раз пішла така "п"янка" - лічильник теж рахує всілякі реактивні потужності і все показує правильно.

Тому-то ККД металевого радянського чайника - до 80%, а от бойлера, який власне працює по такій же схемі - до 90% (в момент закипання води там). ККД тена, відповідно, ще більше.

[keepo]

Якшо будеш гріти повітря земної кулі, то ККД = 0

ККД той самий, просто величини змін (різниця температур, наприклад) дуже мізерні.