KTU KTU
KTU Forum
 
 FAQFAQ   ПоискПоиск   ПользователиПользователи   ГруппыГруппы   РегистрацияРегистрация 
 ПрофильПрофиль   Войти и проверить личные сообщенияВойти и проверить личные сообщения   ВходВход 
KTU

Тепловые характеристики костра!
На страницу 1, 2  След.
 
Начать новую тему   Ответить на тему    Список форумов KTU -> Болтовня
Предыдущая тема :: Следующая тема  
Автор Сообщение
Юрий Бахмуров
Метеоролог


Зарегистрирован: 19.10.2005
Сообщения: 425

СообщениеДобавлено: Пт Мар 13, 2015 2:04    Заголовок сообщения: Тепловые характеристики костра! Ответить с цитатой

Вот други, решил подсчитать на досуге тепловые характеристики костра;Сколько же полная мощность этого туристического изделия?После вычислим и другие методы передачи теплоты ,как то ИК диапазон,теплопроводность,нагрев воздуха!

Как пример, за эталон примем Новогодний костер 2015 им.И.В.Храбрых :
Вот примерные тех. характеристики топлива(Карельская сухостойная сосна):
Теплота сгорания 14 Мдж/кг(при влажности 20%)
Плотность топлива 560 кг/м3

Для начала вычислим массу загрузки костра им.И.В.Храбрых:
берем три бревна(классическая Карельская нодья)
радиус бревен 0,2 м
L=2,2 м(это обычный размер для Н.Г костра 2015 г. им.И.В Храбрых-далее изделие!)получаем объем топлива:
V=ПR2L=3,14х0,22х2,2=0,276 м3
m=Vp=0,276 м3х560кг/м3=154,7 кг
Полная масса(3х бревен в костре) M=154,7кг х 3= 464,2 кг !!!
Рассчитаем полную мощность(изделия):
для этого надо знать секундный расход топлива!В походе у нас было много времени для обсуждения этого вопроса(прим.среди нас было много физиков-лириков!)
Средний секундный расход можно считать: поделив на массу топлива соответствен. время горения 14400с( 4ч)!
464,2 кг/14400с=0,032кг/с (или 32г/с)
Полная мощность 14 Мдж/кг х 0,032кг/с=0,448Мдж/с=448 кВт!!!
напомним 1Вт=1дж/с а 1 кВт=1000дж/с

Теперь подсчитаем потери (изделия) на ИК излучение:

Сначала подсчитаем согласно закону Вина-максимум излучения(нашего изделия)например при Т сред = 1000 К :
lmax=2.9х10-3/T где l выражена в метрах .а Т в кельвинах
получаем максимум излучения 2,9 uМ -то бишь в основном изделие светит, в ИК области спектра!

Полное излучение согласна закону Стефана -Больцмана для абсолютно черного тела
u=oT4=5,67х10-8Вт/м2хК4 х10004=56700 Вт=56,7 кВт/м2!
где o=5,67х10-8Вт/м2хК4 -постоянная Стефана-Больцмана;Т абсол.черного тела(К)
Наш костер излучает примерно с площади(апроксимил.пирамида,торцы изделия пренебрежем-они почти не греют)) 2,2м х(0,6)х2 =2,6м2
Итого 56,7 кВт/м2 х 2,6 м2=147,4кВт
Вычисленное значение справедливо лишь,для абсолютно черного тела(чем наше изделие в строгости,не является:

Предположим коэффициент излучения нашего изделия e=0,8 (то есть оно желто-красного цвета) тогда выходит что мощность излучения
j=eoT4=56,7 кВт х0,8=45,36 кВт х2,6м2=118 кВт - то есть ровно 80% начальной идеальной излучательной способности!Всего 26 % от полной мощности!

Изделие очень хорошо светит по 59 кВт на каждую из сторон! и в основном,в ИК области спектра!
А значит нагревает:пуховки,личико,колбасу!
Остальная мощность расходуется практически бесполезно для туриста:

1.на нагрев холодного (Т сред. 255 К или -18 С) Карельского воздуха,приходящего к изделию-необходимого для сгорания топлива:
для 464,2 кг сосновых дров(около 370 кг С то бишь углерода) при полном сгорании для реакции необходимо O2 :
это легко понять, кто знаком с химией :
C+O2=CO2
Отсюда (из пропорции)
С(0,012кг/моль)-370 кг
О2(2х0,016 кг/моль)-Х
получаем 990 кг чистого O2 (кислорода)и соответственно нужно для реакции 4714 кг воздуха(ведь в воздухе всего 21% кислорода)
удельн.теплоемкость воздуха CP= 1003 Дж/кг К
Чтобы прогреть 4714 кг воздуха с 255 К до 1000К(над бревнами воздух почти так и нагревается замечу что плавится алюминий Тпл 933 К) необходимо
m(dT)CP=4714кг х (1000К-255К)х 1003Дж/кг К= 3,51х109 Дж
или 3,51х109 Дж/14400 сек=244400 Дж/с=244,4 кВт !!
Это составляет 448 кВт/244,4 кВт=54,5% процента от полной мощности изделия!!!

2.нагрев гранита,или диабазового щебня(у нас в Карелии почти нет земли,чернозема,гумуса!)ПОД изделием!
Эти потери легко вычисляются- площадь костра известна:
ДхШ= 2,2м х0,8 м=1,76 м2
Теплопроводность углей+гранита(щебня) предположим l=0,5 Вт/м К
Температура углей Тсред= 1000 К
(dl)=слой вещ-ва ну допустим 0,5м!
Q=l((dT)/(dl))St
где Q-кол-во теплоты переданное слоем вещества(dl) и площадью S(м2) ,при поддержание на его плоскостях разности температур(dT) за время t(секунд)
Отсюда вытекает что:
Q=0,5 Вт/мК(745К/0,5м) х 1,76 м21с =1312 Дж/с=1312 Вт ничтожная доля (0,29%)от всей полной мощности изделия 448 квт!


Итого баланс изделия должен быть таков: Qполная-Qизлуч-Qтеплоем-Qтеплопровод=0
У нас неувязка =448 кВт-118 кВт-244,4 кВт -1,312 кВт=84,3 кВт...
Неувязка 84 кВт (получается что мы не учли еще много факторов, как-то:молекулярную и конвективную теплопроводность воздуха и Сp сосновых бревен,Q испарение воды из бревен! )может еще чего что я упустил?!Добавьте если сможете...

Замечу что пользование изделием Такой мощности,довольно опасно-пример:Новогодний костер 2015 года,им.И.В Храбрых как мы подсчитали его предельная, полная мощность 448 кВт:
Представ те:
Северная Карелия;Тихое и морозное утро,на 66 параллели;лагерь наш стоит на одном, из 60000 таких же красивых Карельских озер;Т-18 С, звездное небо,несмотря что ужо 8 утра!У туристов как обычно,в это время-идет завтрак;
Случайный прохожий(одетый в пуховку фирмы Tramp),А.А. Рамзевич проходя между костром и сотрапезниками-,невольно задержался(видимо рассматривая большой кусок колбасы в руках Л.А. Толстова)- прошло то всего 18 сек,а Андрей, ничего не подозревая, стоял спиной к изделию,на расстояние 0,5 м от него !Далее с противоположной стороны вдруг, раздался тревожный крик сотрапезника:"Андрей-горишь! ",Потом, откуда-то ни возьмись возникло облако пуха!А затем уж,из темноты, ВСЕ услышали голос Андрея- типа :"мать (и дальше пару слов без падежей)..."

Не подходите друзья мои, в дорогих пуховках к Нашим кострам,в ночное Карельское время...- лучше делать псевдокостер на горелке(берется пенек,на него ставится газ. горелка и все встают вокруг нее кругом)любуясь 2 кВт холодного света!Это называется "Альпинистский огонь"!!!
например А.Лобанов и сотоварищи демонстративно не подходили к нам(к нашему Костру) в своих дорогих пуховках, во время Ладожской Бани в ноябре 2008 года...




_________________
Ex Arctica, semper aliquid mirabile...
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Глеб
Биолог


Зарегистрирован: 11.09.2005
Сообщения: 505

СообщениеДобавлено: Пт Мар 20, 2015 15:25    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Монументально Smile Юра, можно запостить на risk.ru, думаю, там это вызовет интерес Smile
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Евгений Жаров
Флудер


Зарегистрирован: 10.09.2007
Сообщения: 223
Откуда: КТУ

СообщениеДобавлено: Ср Мар 25, 2015 15:30    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Юра, прошу тебя ещё раз хорошенько проверить свои вычисления, т.к. масса одного бревна 154,7 кг вызывает лёгкие сомнения ):.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение Отправить e-mail
Юрий Бахмуров
Метеоролог


Зарегистрирован: 19.10.2005
Сообщения: 425

СообщениеДобавлено: Вс Мар 29, 2015 17:43    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Почему если диаметр бревна 40 см а длинна 220 см?
и это еще сухой вес если помокрее будет и более 600кг /м3 Rolling Eyes
и почему 154 кг тебя напрягают?
я например подымаю(и несу) такое бревно с трудом, хотя на даче спокойно подымаю и ношу на закорках (для прикола),своего родного дядю, а он весит 98 кг...

Сосна (древесина)

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BE%D1%81%D0%BD%D0%B0_(%D0%B4%D1%80%D0%B5%D0%B2%D0%B5%D1%81%D0%B8%D0%BD%D0%B0)
_________________
Ex Arctica, semper aliquid mirabile...
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
kandid
мутный чел


Зарегистрирован: 28.10.2005
Сообщения: 724
Откуда: ЦК КПСС

СообщениеДобавлено: Вс Мар 29, 2015 19:35    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Юрий Бахмуров писал(а):

и почему 154 кг тебя напрягают?
я например подымаю(и несу) такое бревно с трудом


ой. пойду я отсюда...
_________________
.:kandid:.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение Посетить сайт автора
Костянтин
Болтун


Зарегистрирован: 29.10.2010
Сообщения: 100
Откуда: С футбола

СообщениеДобавлено: Вс Мар 29, 2015 21:34    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Обычное колдовское заклинание и можно поднять и не такой вес.. Very Happy
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение Отправить e-mail
kandid
мутный чел


Зарегистрирован: 28.10.2005
Сообщения: 724
Откуда: ЦК КПСС

СообщениеДобавлено: Пн Мар 30, 2015 0:15    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

"Рекорд России и второй результат на планете в поднятии бревна (log lift) 202,5 кг"
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D0%BA%D0%BB%D1%8F%D0%B5%D0%B2,_%D0%9C%D0%B8%D1%85%D0%B0%D0%B8%D0%BB_%D0%92%D0%B8%D0%BA%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B8%D1%87


_________________
.:kandid:.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение Посетить сайт автора
Евгений Жаров
Флудер


Зарегистрирован: 10.09.2007
Сообщения: 223
Откуда: КТУ

СообщениеДобавлено: Пн Мар 30, 2015 11:10    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Костянтин писал(а):
Обычное колдовское заклинание и можно поднять и не такой вес.. Very Happy


Я думаю, экзоскелет более доступен в нашем скучном техническом мире. Однако, где он его прятал Smile ???
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение Отправить e-mail
Юрий Бахмуров
Метеоролог


Зарегистрирован: 19.10.2005
Сообщения: 425

СообщениеДобавлено: Пн Мар 30, 2015 21:18    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

То бишь ты не верешь что два человека принесут(спокойно) за 70-100 м такое бревно?
И похоже мне не веришь что я подымаю 100 кг человека?Давай покажу как ето деятся!Ась?
Зри(а это бревно из ели, для постройки плота в Порье Губе, оно 0,45 м диаметром а длиной поболее 2,2 м):

_________________
Ex Arctica, semper aliquid mirabile...
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
kandid
мутный чел


Зарегистрирован: 28.10.2005
Сообщения: 724
Откуда: ЦК КПСС

СообщениеДобавлено: Пн Мар 30, 2015 21:47    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

нет проблем! в Трамонтане на скалодроме есть штанга и достаточный набор блинов. набираем 150 кг, и ты, Юрий, ее пытаешься оторвать от пола. штанга удобнее бревна, ее не надо будет закидывать на плечо и нести. просто приподнять. ок?
Бронницкая 24, в любой день.
_________________
.:kandid:.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение Посетить сайт автора
kandid
мутный чел


Зарегистрирован: 28.10.2005
Сообщения: 724
Откуда: ЦК КПСС

СообщениеДобавлено: Пн Мар 30, 2015 21:55    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

кстати, масса бревна на фото не более 120 кг (поскольку плотность сухой ели 450 кг\м3)
в реальности, думаю, около 90 кг, поскольку его диаметр примерно 35 см Smile
_________________
.:kandid:.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение Посетить сайт автора
Юрий Бахмуров
Метеоролог


Зарегистрирован: 19.10.2005
Сообщения: 425

СообщениеДобавлено: Пн Мар 30, 2015 22:52    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Ты ошибаешси Костя... это АБСОЛЮТНО сухая ЕЛЬ 450 кг/м3, насчет 90 кг...
А давай... когда прийти?
_________________
Ex Arctica, semper aliquid mirabile...
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
kandid
мутный чел


Зарегистрирован: 28.10.2005
Сообщения: 724
Откуда: ЦК КПСС

СообщениеДобавлено: Пн Мар 30, 2015 23:07    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

когда тебе удобнее? ты днем работаешь? я собирался туда придти в пятницу днем, но могу и в среду днем. или у тебя только вечер? я подстроюсь под твой график Smile
_________________
.:kandid:.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение Посетить сайт автора
Юрий Бахмуров
Метеоролог


Зарегистрирован: 19.10.2005
Сообщения: 425

СообщениеДобавлено: Пн Мар 30, 2015 23:18    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Давай в среду в 17 ч...?
_________________
Ex Arctica, semper aliquid mirabile...
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
kandid
мутный чел


Зарегистрирован: 28.10.2005
Сообщения: 724
Откуда: ЦК КПСС

СообщениеДобавлено: Пн Мар 30, 2015 23:31    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

давай!
_________________
.:kandid:.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение Посетить сайт автора
Показать сообщения:   
Начать новую тему   Ответить на тему    Список форумов KTU -> Болтовня Часовой пояс: GMT + 4
На страницу 1, 2  След.
Страница 1 из 2

 
Перейти:  
Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах


Powered by phpBB © 2001, 2005 phpBB Group
Studio Shweb Слово за слово