(15 БАЛЛОВ!!!) Некоторая установка, развивающая мощность 30 кВт, охлаждается проточной водой, текущей по спиральной трубке сечением 1 см². При установившемся режиме проточная вода нагревается на ∆t=15°C. Определите скорость течения воды, предполагая, что вся энергия, выделяющаяся при работе установки, идет на нагревание воды.
Ответы
Дано:
n=30 квт=30*10^3 вт
s=1см2=10^-4 м2
deltat=15 град
с=4200 дж/кг*с
р=1000 кг/м3 =10^3 кг/м3
u -?
решение
это не гидродинамика - это просто теплообмен.
сечение трубки s
длина трубки l
вода находится в режиме нагрева время t на длине l при скорости течения u.
тогда за время t пройдет объем воды v=s*l=s*u*t
плотность воды p
масса воды m=v*p=s*u*t*p
тогда скорость течения
u= m/(s*t*p) (1)
при установившемся режиме deltat = 15 град
тогда количество тепла q=cm*deltat (2)
если n- мощность , то количество тепла также q=n*t (3)
по условию потерь тепла нет, тогда приравняем
n*t = cm*deltat
выразим массу
m= n*t / (c*deltat ) < в (1)
u= n*t / (c*deltat ) *1/(s*t*p) < t и преобразуем
u=n / (c*deltat*s*p) < численные значения
u=30*10^3 / (4200*15*10^-4*10^3) = 4.76 м/с
ответ 4.76 м/с