Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Ciepło silnika - Ile ciepła dostarczą silniki wentylatorów do pomieszczenia

12 Cze 2013 21:16 5019 18
  • Poziom 17  
    Witam. Chciałem rozwiązać ciekawe zagadnienie.

    W pomieszczeniu służącym do wychładzania towaru spożywczego (tunel szokowy) zainstalowano silniki z wentylatorami. Łączna moc silników wynosi 20kW.

    Chciałbym żeby mi ktoś wyłożył kawę na ławę ile ciepła zostanie dostarczone do pomieszczenia w ciągu godziny pracy wentylatorów. Przyjmijmy że pomieszczenie zostanie całkowicie zamknięte.
    Sprawności silników dokładnie nie znam ale tu nie chodzi o aptekę tylko o wytłumaczenie tematu.
  • Specjalista elektryk
    Witam

    Ja nie jestem co prawda znawcą silników elektrycznych ale myślę, że coś mógłbym napisać - chociażby dla nabicia postów.

    Silnik elektryczny przetwarza energię elektryczną na energię mechaniczną (na wale) i ciepło. Jak dużo energii elektrycznej jest przetwarzana bezpośrednio na ciepło wynika ze sprawności silnika.

    Natomiast w przypadku użycia silników do wentylacji sytuacja jak mniemam może być bardziej skomplikowanak, gdyż część energii mechanicznej i tak w efekcie końcowym zostanie zamieniona na ciepło.

    Wszystko zależy od aplikacji. Możemy sobie wyobrazić skrajny przypadek, kiedy wentylator jest zamknięty w szczelnej komorze i miesza wewnątrz powietrzem. Jak łatwo się domyśleć - cała energia pobierana z sieci zasilającej będzie zamieniana na ciepła. Cześć zamiany bedzie bezpośrednia - już w samym silniku, część poprzez energię mechaniczną na wale będzie rozgrzewać mieszane powietrze.

    Jak sam kolega widzi, bez podania konkretnej aplikacji - niemalże każdy wynik jest możliwy.

    pzdr
    -DAREK-
  • Poziom 30  
    100%
    No chyba że chcemy policzyć energię która "ulotni" się w postaci pól magnetycznego/elektrycznego/czy elektromagnetycznego. Tudzież energię która wydostanie się przez otwory okienne w postaci promieniowania podczerwonego.

    Ech, w praktyce każda energia prędzej czy później zamienia się w ciepło!!! Nawet łopatki wentylatora trą o cząstki powietrza (jakby pędziły z prędkością meteorytu to by się spaliły). Wszystko, całe 20kW zagrzeje pomieszczenie i kropka.
  • Specjalista elektryk
    Ogólnie, w uproszczeniu moc cieplna jaką wytworzą silniki, to P*(1-n)
    gdzie:
    P - moc z jaką pracują silniki,
    n - sprawność przy danej mocy
    Należy zwrócić uwagę, że wentylatory z różnych względów mogą nie pracować z mocą znamionową, a dla mocy innej niż znamionowa sprawność także się zmienia.
    Oczywiście wzór jest uproszczony, bo ogólnie można przyjąć, że zasadniczo cała moc strat zamienia się na ciepło (pośrednio, lub bezpośrednio). Jednakże ten wzór może mieć zastosowanie, gdy całkowita "przemiana" jest adiabatyczna (co nie jest równoznaczne z zamknięciem pomieszczenia), co w sumie nie jest możliwe ze względu na to, że powietrze które tłoczy musi wychodzić/wchodzić poza/do pomieszczenia. A już samo powietrze, które tłoczy jest medium jednocześnie chłodzącym silnik.
  • Poziom 31  
    michcior napisał:
    100%

    Dokładnie.
    Skoro pomieszczenie jest zamknięte, to cała energia ostatecznie zamieni się w ciepło.
  • Użytkownik usunął konto  
  • Pomocny post
    Specjalista elektryk
    Nie za bardzo wiadomo o co chodzi autorowi tematu. Czy chodzi o wentylatory napędzane silnikami czy chodzi o wentylatory silników napędzających jakieś urządzenia.
    Niezależnie od wszystkiego niektórzy Koledzy piszą tutaj farmazony.
    Silnik to urządzenie do przetworzenia energii elektrycznej na mechaniczną, pracę. Do przetworzenia energii elektrycznej na ciepło to służy grzejnik.

    W skrócie, podczas pracy silnika wydzielane ciepło wynika z różnicy mocy pobieranej P1 i oddawanej na wale P2. Z mocami P1 i P2 związana jest sprawność a ta jest różna, w zależności od typu i budowy, mocy silnika i oczywiście dla danego silnika jego punktu pracy.
    Sprawności znamionowe (czyli przy oddawanej na wale znamionowej mocy P2 - tej która jest na tabliczce znamionowej) mogą sięgać od nieco poniżej 70% do nawet nieco ponad 90%. To zaś oznacza że z mocy pobieranej przez silnik od 10% do 30% jest wydzielana w silniku w postaci ciepła przy znamionowej mocy oddawanej na wale. Żeby to ciepło wydzielane w silniku odprowadzić (nie zawsze) silnik może być wyposażony we własny wentylator i ożebrowanie obudowy wspomagające odprowadzenie ciepła.
    Moc oddawana na wale jest zużywana w zależności od urządzenia na wykonanie dowolnej pracy, najprostszego przesunięcia masy, sprzężania, rozprężania, nawet naciągania sprężyny. Oczywiście w niektórych przypadkach jak n.p. sprężanie pewna część energii zostaje wydzielona w postaci ciepła bo taki charakter ma proces sprężania ale to już całkiem inna para kaloszy.

    Jeśli silnik napędza wentylator to moc na wale (bez wchodzenia w szczegóły bezwładności łopat czy sprężania) jest zużywana na przemieszczenie masy powietrza.
    W zależności od budowy napędzanego wentylatora silnik może się znajdować w strudze przemieszczanego powietrza (wentylatory osiowe) albo być odseparowany od strugi przemieszczanego powietrza (wentylatory promieniowe).
    W tym pierwszym przypadku silnik będzie chłodzony (czyli oddawał swoje straty cieplne) przemieszczanym powietrzem i je zarazem nieco ogrzewał, w drugim przypadku silnik będzie oddawał ciepło do pomieszczenia, w którym zabudowany jest wentylator.
    Być może właśnie o ten drugi przypadek chodzi autorowi wątku. Nie wiem.
  • Poziom 17  
    mar_cik napisał:
    W zależności od budowy napędzanego wentylatora silnik może się znajdować w strudze przemieszczanego powietrza (wentylatory osiowe)


    Właśnie o takich wentylatorach mowa.

    Zależy mi na odpowiedzi na pytanie:
    Silniki mają sprawność 90%.
    Ile ciepła dostarczą do zamkniętego pomieszczenia?
    Tyle ile maja mocy czy 10% które wynika z ich sprawności.
  • Poziom 31  
    mar_cik napisał:
    ..
    Niezależnie od wszystkiego niektórzy Koledzy piszą tutaj farmazony.

    Zgadzam się ;)
    mar_cik napisał:

    Silnik to urządzenie do przetworzenia energii elektrycznej na mechaniczną, pracę. Do przetworzenia energii elektrycznej na ciepło to służy grzejnik.

    A żarówka to urządzenie do chłodzenia piwa? ;)
    Ile energii elektrycznej zamienia się w żarówce tradycyjnej w światło a ile w ciepło? Czy uprawnionym jest więc nazywanie żarówek źródłami światła a nie grzejnikami?
    To człowiek decyduje o przeznaczeniu urządzenia i nawet jeżeli to będzie wydzielać więcej ciepła niż energii mechanicznej, nadal będzie to silnik jeżeli tak zadecyduje człowiek.
    Co się Twoim zdaniem dzieje z energią elektryczną dostarczaną cały czas do wentylatora w odizolowanym pomieszczeniu?
    Uwazszsz, że zamienia sie na energie ruchu powietrza?
    Ok, zgadza się, a co się dzieje z takim powietrzem?
    Jeżeli powietrze cały czas byłoby rozpędzane przez wentylator to w końcu rozpędziłoby się do prędkości dźwięku a nawet więcej. A co kiedy wentylator rozpędzałby je dalej? :)

    Powietrze trze samo o siebie i o ścianki pomieszczenia przez co wytraca swoja energię. Ta zamienia się na ciepło. Zależnie od jakości izolacji energia cieplna wydostaje się na zewnątrz lub kumuluje się w pomieszczeniu podnosząc jego temperaturę.
    pawelec5 napisał:

    Silniki mają sprawność 90%.
    Ile ciepła dostarczą do zamkniętego pomieszczenia?
    Tyle ile maja mocy czy 10% które wynika z ich sprawności.

    Sprawnośc informuje jedynie o tym ile z dostarczanej mocy zamieniane jest na moc użyteczną (w tym wypadku mechaniczną)
    Normalnie wentylator ma działanie chłodzące, bo przemieszcza cząsteczki powietrza, które odbierają ciepło z chłodzonego przedmiotu i ulotniając się na zewnątrz przekazują to ciepło otoczeniu.
    Jeżeli zamkniesz taki wentylator w pudełku, to gdzie ma oddać ciepło?
    Omieść wentylator w małym pudełku i włącz na godzinę, zobaczysz co się stanie?
  • Specjalista elektryk
    pawelec5 napisał:
    mar_cik napisał:
    W zależności od budowy napędzanego wentylatora silnik może się znajdować w strudze przemieszczanego powietrza (wentylatory osiowe)


    Właśnie o takich wentylatorach mowa.

    Zależy mi na odpowiedzi na pytanie:
    Silniki mają sprawność 90%.
    Ile ciepła dostarczą do zamkniętego pomieszczenia?
    Tyle ile maja mocy czy 10% które wynika z ich sprawności.

    Nie bardzo to rozumiem. Do zamkniętego pomieszczenia niewiele dostarczą bo po chwili od włączenia podniosą ciśnienie powietrza w pomieszczeniu i zostaną zdławione, powietrze przestanie się przemieszczać. Ciepło wydzielane przez silniki będzie ogrzewało powietrze w miejscu ich zainstalowania w kanałach. Co dalej można gdybać (popalenie silników itp. "zjawiska").
    Natomiast w normalnych warunkach (gdy powietrze będzie również odprowadzane - wywiewane z pomieszczenia) dostarczą wraz z nawiewanym powietrzem taką ilość ciepła, jaka wynika ze strat w silnikach przy określonych sprawnościach w ich punktach pracy.
    Gdy η= 100*P2/P1 [%] i ΔP= P1-P2
    mamy ΔP= 100*P2/η-P2= P2*(100/η-1)

    Jeśli przyjmiemy że silniki o mocy w sumie 20kW pracują z mocą zbliżoną do znamionowej a ich średnia sprawność wyniesie 75% to wyjdzie że straty na ciepło wyniosą 6,7kW. Tyle ciepła dostarczą silniki do pomieszczenia w nawiewanym powietrzu jako uboczny efekt swojej pracy.

    Jeśliby przyjąć że mamy wentylatory zabudowane w pomieszczeniu i mieszające powietrze jedynie w obrębie pomieszczenia to nadal moc na wale będzie zużywana na pracę mechaniczną, przemieszczanie masy powietrza.
  • Poziom 17  
    mar_cik napisał:
    Do zamkniętego pomieszczenia niewiele dostarczą bo po chwili od włączenia podniosą ciśnienie powietrza w pomieszczeniu i zostaną zdławione, powietrze przestanie się przemieszczać. Ciepło wydzielane przez silniki będzie ogrzewało powietrze w miejscu ich zainstalowania w kanałach. Co dalej można gdybać (popalenie silników itp. "zjawiska").


    W pojęciu zamknięte pomieszczenie mam na myśli komorę do wychładzania. Czyli ok. 100m3.
  • Poziom 1  
    Witam Koledze chodzi o to czy silniki będą miały wpływ na temperaturę w pomieszczeniu chłodniczym,otóż ja odpowiem że marginalną temperatura pracy silnika zależy od paru czynników,nie będę wymieniał wszystkich ale dwa najważniejsze które mają wpływ na temperaturę to obciążenie i stan łożysk,temperatura pracy nowego silnika z mocą znamionową to od 20 do 30 stopni celsjusza, a uszkodzone i pod bardzo dużym obciążeniem niemal parzą.
  • Poziom 17  
    Jak tam panowie z tym grzaniem? Temat nadal nie wyjaśniony?
  • Poziom 31  
    pawelec5 napisał:
    Jak tam panowie z tym grzaniem? Temat nadal nie wyjaśniony?

    Dlaczego nie wyjaśniony?
    Jeżeli pomieszczenie jest zamknięte i powietrze z wentylatorów nie ma możliwości wymiany z otoczeniem, to silniki wentylatorów działają jak grzałki.
    Część energii zamieniają na ciepło od razu, a resztę na ruch powietrza który wytracając prędkość też się zamienia na ciepło. Jeżeli masz wątpliwości to włącz 1000W wentylator, wstaw go do pudełka, pudełko szczelnie zamknij i poczekaj godzinę (pamiętaj o gaśnicy) ;)

    Jeżeli wentylatory wymieniają powietrze w pomieszczeniu, to sposób w jaki podnoszą temperaturę jest zależny od ich sprawności w zamienianiu energii elektrycznej na energię ruchu powietrza.
    Sprawność ta jest zależna od sprawności silnika oraz elementu generującego ruch powietrza(turbiny/śmigła wentylatora/obudowy itp.).
  • Poziom 17  
    Rozumiem kolego że jestes zdania że 100% energii dostarczonej do silników zostanie przekształcone na ciepło. Szukałem nan necie jakichś podstaw lub dowodów że tak jest i nici. Możesz jakoś udowodnić swoją rację???
    Pozdrawiam
  • Pomocny post
    Specjalista elektryk
    Panie Pawelec nie poganiaj pan, jest niedziela ludzie odpoczywają.

    A teraz do sedna. Nic odkrywczego nie dodam w stosunku do tego co napisalni poprzednicy. Dla mnie jest to dość dziwny przypadek. Względnie maleńka komora chłodnicza 100 metrów kubicznych i zainstalowane tam silniki o łącznej mocy 20kW.
    Dostarczanie energii z szybkością 20kW do silników? Na co to by miało iść? Taki wentylator przy takiej mocy powietrze z tej komory wyrzuciłby w ciągu kilku sekund (nie jestem specem od wentylacji, ale myślę, że dużo się nie pomyliłem)

    Załóżmy, że ten silnik/silniki/ pracuje mając 20kW "na wale" czyli jest obciążony znamionową mocą. Oczywiście moc elektryczna będzie wtedy nieco większa (wynika to ze sprawności silnika). Niech to będzie 22kW.

    Niektórzy koledzy do zadania podeszli dość teoretycznie tak jak do zadania z fizyki nie wnikając w szczegóły. Potraktowali komorę chłodniczą jako czarną skrzynkę do której doprowadza została energia z "szybkością" 22kW /innymi słowy moc 22kW/. W takim przypadku rozwiązanie jest tylko jedno - cała energia w efekcie końcowym zamieni się w ciepło. Czyli 100%.

    W realnym świecie raczej nikt takiego cuda by nie robił. Proszę zauważyć, że dostarczenie 20kW mocy do "czarnej skrzynki" wypełnionej powietrzem powoduje:
    Biorąc ciepło własciewe powietrza ok 1000J/(kgK) i gęstość 1,2 kg/m3 to w każdej minucie temperatura powietrza będzie wzrastać o 10stC. Pompowanie do środka tak dużej ilości ciepła - po to aby później agregatem cłodniczym wypompowywać to moim zdaniem zagrywa o jakiś absurd.

    I dlatego lepiej sprawdza się nie podejście typu "czarna skrzynka" tylko w drugą stronę - od szczegółu do ogółu. Przykładem takiego podejścia są posty kolegi mar_cika, które są próbą szczegółowego policzenia dla posczególnych bilansów energii bądź ciepła. Jednak dla takiego rozwiązania - jest zbyt dużo niewiadomych.

    Dlatego w szczegółach nie widzę możliwości rozwiązania zadania. Chyba, że to zadanie teoretyczne, na które odpowiedź kolega już dostał (odp. 100%).

    pzdr
    -DAREK-

    Dodano po 9 [minuty]:

    pawelec5 napisał:
    Szukałem nan necie jakichś podstaw lub dowodów że tak jest i nici. Możesz jakoś udowodnić swoją rację???
    Pozdrawiam


    Nic nie trzeba udowaniać. Podstawowe prawa fizyki się kłaniają: zasada zachowania energii, wzrostu entropi w układzie zamkniętym i prawidła przemian energetycznych.

    Raczej możliwego błędu szukałbym raczej w założeniach zadania - czy na pewno jakaś energia nie wypływa z tej komory?
  • Poziom 31  
    Darom napisał:
    ..
    Niektórzy koledzy do zadania podeszli dość teoretycznie tak jak do zadania z fizyki nie wnikając w szczegóły..

    Szczegółów brak, wiec jak można inaczej podejść do tematu?
    Wątek ma już kilka odpowiedzi, ale nadal nie wiadomo, czy to zadanie praktyczne, czy teoretyczne?
    Czy pomieszczenie jest zamknięte i nie ma wymiany powietrza z otoczeniem, czy taka wymiana istnieje?
    Jaką sprawność ma dmuchawa, a jaką silnik?
    Ten sam silnik może kręcić wentylatorkiem o średnicy 10cm, a może krecić wentylatorem o średnicy 2m.
    Jeżeli tych szczegółów brak, to można domniemywać, że nie są one istotne, bo rozmawiamy o czysto teoretycznym wariancie układu zamkniętego odizolowanego od otoczenia.
    Tylko w takim przypadku odpowiedz jest taka sama niezależnie od parametrów wentylatora i sprawności silnika.

    pawelec5 napisał:
    Możesz jakoś udowodnić swoją rację???

    Podałem przykład z wentylatorem i pudełkiem.
    Zresztą jak już to stwierdził Darom są to podstawy fizyki których uczyli w szkole podstawowej.
  • Specjalista elektryk
    Darom napisał:
    W realnym świecie raczej nikt takiego cuda by nie robił.
    ....
    Raczej możliwego błędu szukałbym raczej w założeniach zadania - czy na pewno jakaś energia nie wypływa z tej komory?

    Widzę że uprzediłeś mnie Kolego Darku bo też chciałem zadać pytanie czy chodzi o tzw. rzeczywistość czy o wymysł na poziomie akademickim?
  • Poziom 17  
    Komora wyizolowana zamknięta. Tak że oprócz strat na poziomie izolacji energia pozostaje w pomieszczeniu.

    Dodano po 2 [minuty]:

    Czyli dowodem tego co wywnioskowaliście jest:

    Zasada zachowania energii – empiryczne prawo fizyki, stwierdzające, że w układzie izolowanym suma wszystkich rodzajów energii układu jest stała (nie zmienia się w czasie). W konsekwencji, energia w układzie izolowanym nie może być ani utworzona, ani zniszczona, może jedynie zmienić się forma energii. Tak np. podczas spalania wodoru w tlenie energia chemiczna zmienia się w energię cieplną.