Re: Какую горелку взять на этот раз?
++ если можно, то хотелось бы подробнее про условия "теста"
это реальные данные или в экселе насчитаны?
++ Особенно реалистично и экспериментально выглядят последние строчки в табличках с горами

)
(В то, что экспериментатор где-то добыл снег с температурой -60°С я еще как-то скрепя сердце могу поверить

)
Тест :
Для эксперимента выбран кан среднего размера (полный объем 3.34 л ) Кан взвесил - 732 г. Положен под струю в холодной воды, чтобы остыл до температуры воды. Замерена температура воды +3 С. Розжиг и разогрев горелки соответствуют заявленным и составляют прим. 40 сек. В кане находилось 1538 мл воды, закрыл крышкой. Когда горелка разогрелась, вентиль открыл на всю катушку и поставил на нее кан и стал измерять время, периодически открывая крышку. Полностью вода стала бурлить на 317 сек.
Если крышкой не накрывать это время было гораздо больше прим. в 1.3-1.5 раза. Без крышки замерял только после покупки 2 года назад. После этого всегда накрывал.
Уже на основании самого теста без расчета энергоемкости газа/бензина и их расхода можно говорить о времени закипания для других условий.
Обработка результатов :
Вода- вещество неорганическое, т.е. интерполяционная формула для теплоемкости неорг. веществ Cp= A+BT+C/(T^2).
Из справочника "Физические величины" для 273,15 , 323,15 и 373,15 К соотв. 4,217 4,181 и 4,215 кДж/(кг*К).
Определяем коэффициенты A B C , а затем интегрируем - получается формула нагрева от T1 до T2 :
E воды = A(T2-T1)+B(T2^2-T1^2)/2+C(T2-T1)/(T2*T1)
Теплоемкость кана принята средней для легированных и хром-марганцевых сталей и равна 0,459 кДж/(кг*К).
Прибавил энергию нагрева кана и из этих данных и времени нагрева в эксперименте вычисляется полезная мощность т.е. мощность нагрева именно кана с водой ,
а не воздуха. Она составила 2.07 кВт.
На C++ написал функцию расчета давления от высоты в цикле т.к. был неберущийся интеграл. Пришлось внести поправки и на изменение содержание кислорода, и температуры, и ускорение свободного падения с высотой. И вот когда после поправок тестировал - расхождение оказалось примерно 0.5% максимальное 2.1% на высоте 1000 м. После Менделеевского, где учился, осталась книга с температурой кипения воды при разном давлении. Написал на C++ интерполирующую функцию и экстраполировал на 60 С и 110 С погрешность была очень маленькой, а значит внутри ( 70 С - 100 С ) функция работает идеально. На основе этих 2-х функций проверил утверждение, что на высоте Эльбруса вода кипит при 82 С. Расхождение оказалось 113 м .
Известно, что падение температуры в среднем составляет 6 град/км.
Из справочных данных известно, что производная в точке 15 С (288.15 К ) равна -6,51122 град/км, предположив, что на 9000 м падение температуры стабилизируется и составит 6 град/км. Проверил функцию на утверждение, что при 15 С на уровне моря на 6000 м -24 С. Ошибка составляет менее градуса.
Сделаем небольшую поправку для 25 С , пересчитаем т.к. теплопроводность газов пропорц. их плотности. Т.е. для 25 С на уроне моря производная будет -6,29283 град/км а на высоте 9000 -6 град/км.
А для зимы принято стандартное понижение температуры : 6 град/км .
Температура воды в горном ручье - низкая : обычно 3-5 C. Температура воды из ручья на уровне моря принята равной 8 С. Если снеговая линия на широте 45 град. 3 000 м , температура воздуха ниже нуля т.е. выше 4000 м, В данном промежутке 3000-4000 м : 0 С - это может быть как снег так и вода из ручья.
При отрицательных температурах температура снега и воздуха равны.
Теплоемкость снега при 250 К (-23.15 С ) 1,927 кДж/(кг*К)
E плавления = 333.77 кДж/кг
Погрешности :
Горелка работает довольно мощно и вокруг стоящего кана чувствуется "воздушная подушка", так что поправки на теплоотдачу каном в окружающее пространство я не делал. Ветер может влиять на нагрев не за счет усиление теплоотдачи каном, а скорее за счет отклонения пламени ( оссобенно это чувствуется для плиток ), но эта проблема решается просто : поставив экран из толстой Al-фольги.
На теплопроводность довольно сильно влияют такие параметры, как тип материала кана, габариты (при увеличении размера пламя меньше огибает кан ), форма дна и в некоторых случаях покрытие ( как у армейского котелка ), закопченность при предыдущем использовании на костре.
И самое главное : накрыт-ли он крышкой!
В моем случае это был стальной кан с плоским овальным дном. ( толщина стенок прим. 1 мм ).
А вот насчет расхода газа/бензина есть маленькое сомнение. Но оно может повлиять только на погрешности при расчете расхода топлива ( 2 правые колонки ), но не на время нагрева.
Точных весов (до 0.1 гр ) для определения массы баллона до и после теста у меня не было, так что пришлось довериться инструкции, что расход газа/бензина 180 г/час . Ковеевский баллон EuroGas "Зимняя смесь" состоит из 80% изобутана, 15% бутана, 5% пропана . По справочнику "Промышленные взрывы : оценка и предупреждение" находим данные по сгоранию E изобутана = 45,67 , E бутана = 45,80 , E пропана = 46,40 МДж/кг ( или кДж/г ). E смеси = 45,726 кДж/г . тогда полная мощность горелки составит 2,2863 кВт , что равно заявленной 8000 Btu/h ( здесь совпадение идеальное ). Для очищенного бензина принята энергия сгорания изооктана 44.71 кДж/г .
Но также в инструкции написано, что горелка может выдавать и 10 500 Btu/h т.е. 3 кВт. Но вот на каком топливе именно ?
++ Особенно реалистично и экспериментально выглядят последние строчки в табличках с горами

)
(В то, что экспериментатор где-то добыл снег с температурой -60°С я еще как-то скрепя сердце могу поверить

)
По справочнику "Физические величины" при 288.15 К (+15 С) на уровне моря, на высоте 11 000 м будет 216.66 К (-56.49 С ) и выше на несколько десятков километров температура не меняется.
А какая будет на 9000 м при -5 С на уровне моря ? ( для данного форума интересны данные по высоте до 8848 м ). А если температура на уровне моря будет еще ниже? А для уровня моря ( часть 1 ) -60 С вполне реальная температура.
(Минимум, если не ошибаюсь -89.9 С зарегистрирован в Антарктиде) Но вряд-ли в такую температуру кто-то куда-нибудь пойдет. Сам знаю, что такое -56 С. Да и газ уже не разожжешь, нужен бензин.