Определение мощности нагрева.

Форум самогонщиков, пивоваров, виноделов Оборудование Приборы и электр(он)ика
C-Bell Научный сотрудник Улан-Удэ 1723 1184
23 Июня 11, 19:28
     Порой возникает необходимость определения мощности нагревателя.
В случае, если нагреватель электрический, определить мощность можно измерив протекающий ток или сопротивление нагревателя.
Что же делать, если нагреватель газовый (дровяной,  угольный, керосиновый, солнечный, геотермический и пр.)?
Да и в случае электрического нагревателя может не быть возможности измерить ток/сопротивление.
Поэтому предлагаю метод определения мощности нагревателя с помощью термометра, литрометра (весов) и часов (таймера, секундомера), то есть приборов, которые почти наверняка найдутся в арсенале самогонщика.

     Определенное количество воды m залить в кастрюлю и измерить начальную температуру (T1).
Установить на разогретый нагреватель, засечь время. Через определенное время t снять показания термометра (T2).
Рассчитать мощность:
P = 4,1868*m*(T2-T1)/t

     Таким способом определил мощность конфорки своей печки в среднем положении переключателя мощности.
Залил в кастрюлю 3 литра = 3000 грамм воды
Установил таймер на t = 10 минут = 600 секунд
Начальная температура воды T1 = 12,5°C
Температура при срабатывании таймера T2 = 29,1°C

Расчет:
Для нагрева 1 грамма воды на 1°C необходимо количество энергии в 1 калорию или 4,1868 джоуль;
Затраченная на нагрев трех литров воды энергия E = 3000*(29,1-12,5) = 49800 калорий = 208502,64 джоулей;
Мощность - это количество энергии, подводимой за промежуток времени.
P = 208502,64/600 = 347,5044 ватт;

Если предположить теплопотери в 10%, то истинная мощность конфорки составит порядка 400 ватт или 0,4 киловатт.

     Пока излагал, подумалось, что точность определения можно повысить, немного изменив эту методу для компенсации теплопотерь.
Холодная вода из крана имеет начальную температуру ниже температуры окружающей среды, поэтому отбирает энергию, пока эти температуры не сравняются. При дальнейшем нагреве вода начинает нагревать окружающую среду.
Таким образом, нужно измерить начальную температуру воды (T1)и температуру окружающей среды (Tср) и нагрев вести, отметив время, до компенсационной температуры
T2 = Tср + (Tср - T1) = 2* Tср - T1

Измерив время t, за которое происходит нагрев воды массой m до компенсационной температуры, определяем мощность по уже известной формуле:
P = 4,1868*m*(T2-T1)/t

Фома Научный сотрудник ДНР временно оккупированы ВСУ 628 144
Отв.1  23 Июня 11, 22:15
 Не совсем так. Для определения мощности газовой горелки нужно знать КПД системы горелка - емкость. Где значительную роль играют такие параметры как площадь теплообмена и теплопроводность емкости в которой кипятится водичка.
 Непосредственно с этим столкнулся когда занялся изготовлением парогенератора непрерывного действия, где в качестве источника тепла используется газовая горелка бытовой газовой плиты. Вспомним историю паровой машины. Почему Уатт? Просто он первый создал котел с высоким(относительно) КПД. Паровой котел Уатта. Который мог непрерывно выдавать пар потребителю - паровой машине. У меня в черне парогенератор проработан. Выложу результат когда все приведу в порядок. Площадь теплообмена играет очень большое значение.
 Площадь днища бытовой кастрюльки не позволяет произвести правильный расчет.
C-Bell Научный сотрудник Улан-Удэ 1723 1184
Отв.2  24 Июня 11, 07:06
Фома, коллега, приведенная мною метода позволяет определить мощность, подводимую к находящейся в кастрюле воде (ну или другой какой жидкости).
Естественно, что эта метода не учитывает теплопотери нагревателя, и посчитать с ее помощью подводимую мощность (или там количество кубометров газа в час) и КПД нагрева невозможно. Для некоторых задач это и не нужно. Например, во многих рецептах написано: "поставить на медленный огонь на 30 минут". У меня сразу возник вопрос: сколько киловатт дает "медленный огонь" приготовляемой кашке (сколько тепла будет отдано в окружающую среду мне при этом не интересно). Вот для оценки количества передаваемой на приготовление блюда энергии я и применил описываемую методу.
Зеленый змей Профессор регион 38 2144 691
Отв.3  11 Мая 16, 07:35
Вот, набросал.
Подставляем свои значения в жёлтые ячейки, в бирюзовой получаем чистую мощность по пару (без теплопотерь).
Расчёт реальной мощьности РК.xls (14Кб - загружено 756 раз)
Shar3 Студент Владимир 19 10
Отв.4  24 Мая 16, 13:33
Справочно, может быть кому интересно...
При перегонке СС крепостью ~40% в 11-литровой кастрюле на индукционке поддерживаю стабильное пониженное давление в кастрюле (0,5 атм).
Производительность перегонки  1,3 л дистиллята в час.
Средняя утилизируемая мощность 510 Вт (очень приближенный замер).
Подводимая к плите мощность в процессе перегонки увеличивается с 860 Вт до 1115 Вт (точные измеренные значения), что объясняется увеличением энергии парообразования с понижением спиртуозности СС.
Кстати, показания на индикаторе индукционки меньше замеренных в 1,44 раза!
Pavel_001 Студент Москва 10 1
Отв.5  07 Июля 16, 17:20
Как же в школе не любил физику и химию, а сейчас жалею(
Миша Z Кандидат наук Ульяновск 417 213
Отв.6  21 Марта 17, 13:04
многие сейчас об этом жалеют))
RoMih Кандидат наук Нижний Новгород 379 22
Отв.7  24 Мая 17, 13:19 Автор был пьяный
Что-то у меня дебет с кредитом по это формуле не сходится.
Залил в кастрюлю 1,5л воды температурой 36 градусов. Поставил таймер на 5 минут. Нагрелась вода за это время до 82градусов. По формуле получается 1500*(82-36)/300=230. Ну никак не может быть 230Вт. Там довольно приличное пламя. У меня ХД4-2500ПК еле справляется, убавлять приходится, а то брызгоунос(куб на 2/3 заполнен) и булькание слышно ))
Ещё посчитал на калькуляторе ТЭНов Расчет электроэнергии, расходуемой на нагрев воды Совсем другая цифра.
Где я допустил ошибку?
C-Bell Научный сотрудник Улан-Удэ 1723 1184
Отв.8  24 Мая 17, 17:23
У тебя мощность не в ваттах получилась.
Умножь ещё на 4,19.

Первый пост поправил
RoMih Кандидат наук Нижний Новгород 379 22
Отв.9  24 Мая 17, 17:38, через 16 мин
Эх блин, это кВт всего чтоль?
Может вопрос не по теме, но может подскажете? По паспорту ПК рассеивает 2,5кВт, а у меня даже если 1кВт на полную если, уже начинает захлебываться. По крайней мере бульканье очень сильно слышно. Почему так происходит?
linkedu Студент Волгоград 17 7
Отв.10  12 Сент. 18, 14:34
Народ, кто подскажет, как определить мощность газовой горелки, в начале перегонки 12% браги скорость отбора 2,6 л/ч?
Newocelot Профессор Питер 4428 1063
Отв.11  13 Сент. 18, 15:10
linkedu, никак. Теплопотери твои неизвестны. А они на газу могут быть 20-50%