Яким був ККД котла, якщо 40 кг кам яного вугілля підігріли 3 м3 води на 50°С, враховуючи питому теплоту згоряння

Хорошо, чтобы найти ККД котла (коефіцієнт корисної дії котла), нам необходимо спочатку знайти кількість тепла, яку ми отримали від спалювання 40 кг кам"яного вугілля і якою була нагріта 3 м3 води на 50°С.

Спочатку розрахуємо кількість тепла, яку ми отримали від спалювання кам"яного вугілля. Питома теплота згоряння вугілля в даному випадку дорівнює 29 МДж/кг. Оскільки у нас є 40 кг вугілля, ми можемо розрахувати кількість тепла, випроміненого 40 кг вугілля, за допомогою наступної формули:

Кількість тепла = маса вугілля * питома теплота згоряння вугілля.

Таким чином:

Кількість тепла = 40 кг * 29 МДж/кг.

Тепер, коли ми знаємо кількість тепла, виявлену від спалювання, ми можемо перейти до розрахунку зміни температури 3 м3 води. Для цього ми можемо скористатися такою формулою:

Кількість тепла = маса води * питома теплоємність води * зміна температури.

У нашому випадку маса води дорівнює 3 м3, зміна температури рівна 50°С, а питома теплоємність води становить близько 4,18 кДж/(кг*°C).

Тепер ми можемо замінити ці значення в формулі:

Кількість тепла = 3 м3 * 1000 кг/м3 * 4,18 кДж/(кг*°C) * 50°С.

Тепер ми маємо дві рівноцінні кількості тепла, отримані через різні шляхи. Відомо, що ККД котла дорівнює відношенню корисної роботи до витрати енергії, отже ми можемо виразити ККД котла наступним чином:

ККД котла = (Кількість тепла, випромінена від вугілля) / (Кількість тепла, випромінена водою).

Підставляючи відповідні значення:

ККД котла = (40 кг * 29 МДж/кг) / (3 м3 * 1000 кг/м3 * 4,18 кДж/(кг*°C) * 50°С).

Вираховуємо це вираз:

ККД котла ≈ 0,27 або 27%.

Отже, ККД котла становить приблизно 27%. Це означає, що лише 27% енергії, яку ми одержуємо від згоряння вугілля, використовується для нагрівання води. Решта енергії втрачається у вигляді тепла, що витікає.