Category: наука

Category was added automatically. Read all entries about "наука".

Грубая оценка плотности теплового потока у газовой плиты.

В связи с приобретением таджина МНЕ стало интересно, сколько "тепла" выдает моя газовая плита. Причем, в моем случае интересно не полное значение, а эффективное (без учета на потери). Собрал простенькую "установку" ;)


В тонкостенную сковороду налил 500 мл воды, накрыл крышкой, установил термопару (на середине водяного слоя), поставил все это на рассекатель и включил нагрев. Раз в 5 мин отмечал температуру воды.

Теплоемкость воды (при постоянном давлении) известна, в диапазоне температур от 20 до 100 C с хорошей точностью можно считать ее Ср=4.2 кДж/кг К
Температура вод (в одной точке) известна, можно посчитать поглощенное тепло Q=Cp*dT (dT - изменение температуры). Разделив M=Q/t (t-время) - получим мощность конфорки. Разделив мощность на площадь дна сковороды получим эффективную плотность теплового потока идущего на приготовление пищи q=M/S. После, подстановки измеренных и табличных данных получилось q=4800 Вт/м2 (число вроде большое, но необходимо учитывать, что это величина с квадратного метра. Для обычной сковороды величина Мощности теплового примерно 150 Вт). Величина для СЛАБОГО нагрева (расход газа в конфорке был малым)

Методологические замечания
1) Не учитывалась теплоемкость сковороды и крышки (они тоже нагреваются), однако теплоемкость воды на порядок больше и погрешность от не учета этих величин примерно 10% (надо только следить что бы масса сковороды была меньше массы налитой воды)
2) Не учитывалась неоднородность температурного поля в воде. Если не рассматривать ничтожный (очень тонкий) ПОГРАНИЧНЫЙ тепловой слой, то неоднородность температур не будет превышать 1-2 градусов (если берем не экстремально большую, больше рассекателя, сковороду)
3)НЕ УЧИТЫВАЛИСЬ потери в окружающую среду от стенок сковороды, крышки, а они будут тем больше, чем больше температура стенок (поэтому смысла, нагревать до кипения воды - нет. Достаточно нагрева до 60С)
4) Оценка (моя) погрешности моих изысканий примерно - 30%

Зачем мне ЭТО? Приготовление пищи это задача нестационарной теплопроводности (осложненной фазовыми и химическими превращениями :) ) с граничными условиями 2го рода (задан тепловой поток на границе). Хочу ГРУБО (очень) оценить как все готовится в том же таджине (цилиндрическая симметрия). Задача сложная, боюсь аналитически решить не получится, но попробую. Оценочные числа уже есть (оценки температуропроводности можно взять из справочников, для сковороды - нержавеющая сталь, для таджина - мокрый кирпич).

P.S. 150 Вт - это мощность слабого нагрева. Для максимального получил примерно 600 Вт (конфорка средняя. Паспортная мощность около 1 кВт). Ну и в формуле Q=Cp*dT забыл указать, что теплоемкость еще нужно умножить на массу воды. Q=Cp*m*dT. Ну и q=19200 Вт/м2