Beräkning av tidskonstant för uppvärmningstankens vattenvärmare

1

Jag var nyfiken på vad R-C-tidskonstanten är, för en vanlig el-värmare för lagringstankar; Jag kom fram med ett svar som verkar väldigt motintetivt.

("RC-tidskonstant" är produkten av resistans och kapacitans med tidsdimensionerna. På den tiden laddas eller avges en given kapacitans C genom en given resistans R, cirka 63%. , R kan ha måtten: grader-F per btu per timme och C måtten: btu per grad-F).

För min 10 gal köksvattenberedare är tankens yta cirka 8 kvadratmeter, och isoleringen är ca 8 kvadratfot * grad-F per btu / hr (aka. R-8). Den totala termiska resistansen hos tankens kuvert är således ca 1 grad-F per btu / h.

Den termiska "kapacitansen" är ca 80 btu per grad-F (10 gals vatten vid 8 kg per gallon, med en btu definierad som energin för att höja en liter vatten med en grad-F).

Således är termisk R-C-tidskonstant (1 grad-F per btu / h) * (80 btu per grad-F) eller 80 timmar. Det innebär att tanken under 3 + dagar, efter att ha tappat kraft, fortfarande behåller 37% av sin värme (eller kyler endast 63% av vägen från sin inställda temperatur till omgivande temperatur). Kanske är det rätt, men det verkar ganska kontraintuitivt. Beräknar jag fel på något sätt?

    
uppsättning RustyShackleford 13.11.2017 05:37

1 svar

1

Bäst jag kan säga, din matte är rätt. Jag har aldrig gjort termiska R-C beräkningar tidigare men vad jag kom överens med dina nummer. Här är en plot av temperaturen över 10 dagar om den startade vid 140 ° F och omgivningstemperaturen är 70 ° F:

Igrundochbottenvaddettasägerärdetmycketenergiivatten.Dettarca8BTUattvärmaenlitervattenbaraengradF.Dettarbaraca0,2BTUförattvärmasammavolymavluftengradF.Dettarungefär400gångermerenergiattvärmavattenänluftpervolym.Eftersomvärmenärsåkoncentreradivattnetärdetlättareattisoleraochhållavarmaeftersomdetfinnsmindreyta.

Menhärantardennamodellensfäravvätskasomärheltåtskildavisoleringfrånmiljön.Isjälvaverketkommerduattharör,andrakomponenterochsjälvavattnet,vilketocksåkommerattsläppavärmeimiljönsompåverkarslutligtemperatur.

Härärenrelateraddiskussionomen Thermos flaska

    
svaret ges 13.11.2017 17:50