Вопрос по физике:

Энергетическая установка мощностью 60 кВт охлаждается проточной водой, протекающей по спиральной трубке, диаметр которой 15 мм. При установившемся режиме вода в трубке нагревается на 18°С. Определи скорость прокачки воды в охладительной системе, если известно, что на нагревание идет 40 % энергии установки. Удельная теплоемкость воды равна 4200 Дж/(кг·°С), плотность воды — 1000 кг/м³. При расчетах прими π=3,14.

Ответ:

На нагревании идёт мощность N=0,4*60кВт=24кВтЭта мощность расходуется на нагревании воды. Надо найти массу, которая прокачивается через систему охлаждения за время t.N=Q/t, где , Q- теплота, забираемая водой за время t.Q=cmΔT, откуда m=Q/cΔT=Nt/cΔTС другой стороны m=ρV=ρsl=πr²ρvtГде V=sl-объем воды проходящей через систему за время ts- площадь сечения трубки радиуса r. s=πr²l - расстояние, которое проходит вода по трубке охлаждения за время t.V- cкорость потока воды. l=vt v= m/πr²ρt=Nt/πr²ρtcΔT=N/πr²ρcΔT=24000Вт/(3,14*0,015²м²*1000 кг/м³*4200 Дж/(кг*°С)*18°С)=24000(Дж/с)/(3,14*0,000225*1000 1/м*4200 Дж*18)= 24(м/с)/(3,14*0,0225*42*18)=0,45м/с