Dynamisk uppvärmning

Dynamisk uppvärmning  är ett värmesystem som innefattar en eldstad , en värmare och ett kylskåp , vilket gör det möjligt att överföra mer värme till rummet än enbart eldstaden, eftersom värme från omgivningen också överförs till rummet [1] . Tekniska svårigheter och behovet av betydande initiala kapitalinvesteringar försenar den utbredda användningen av denna uppvärmningsmetod [2] . Det är möjligt att med ytterligare centralisering av uppvärmning kommer dynamisk uppvärmning att få bred tillämpning [3] . Till exempel i Sverige, ett rikt land med avancerad teknik och brist på bränsle, gör dynamisk uppvärmning redan stor användning [4] .

Kvalitativ övervägande

Med dynamisk uppvärmning kommer en del av värmen som tas emot i ugnen in i det uppvärmda rummet. Resten går åt till det arbete som produceras av värmemotorn (motorn). Värmaren i motorn är ugnen, och kylskåpet är det uppvärmda rummet. Det arbete som motorn producerar används för att driva en kylmaskin ( värmepump ), som slås på mellan miljön och rummet: kylmaskinen tar värme från omgivningen och överför den till rummet. Så rummet får värme både från en varm ugn och från en kall miljö. Den totala värmemängden kan överstiga värmen som tas emot under den typiska överföringen av all värme från eldstaden till rummet för de flesta värmesystem. Dynamisk uppvärmning kan implementeras på basis av en absorptionskylmaskin , vilket avsevärt förenklar designen.

Kvantitativt övervägande

Låt T 1 , T 2 , T 3  vara temperaturerna (i Kelvin ) för eldstaden, det uppvärmda rummet respektive miljön.

1) Från värmekällan kommer mängden värme Q 1 till värmemotorn. Från det ges Q 2 till rummet, som spelar rollen som ett kylskåp för denna maskin. Arbetet som utförs av maskinen A \u003d Q 1 -Q 2 går för att slå på kylmaskinen. Detta arbete förbrukas av kylmaskinen för att få värme Q3 från omgivningen och överföra värme Q2 ' till rummet. För att göra detta fungerar värmemotorn på kylmaskinen Q 2 '-Q 3 . Följaktligen, enligt lagen om energibevarande Q 2 '-Q 3 = Q 1 - Q 2 .

2) Det är möjligt, med tanke på motorn och kylmaskinen som ett system, att skriva att det:

  1. mottog Qi vid temperatur Ti från ugnen
  2. mottog Q3 vid en temperatur T3 från omgivningen;
  3. fick - q \u003d - Q 2  - Q 2 ' från rummet.

Enligt Clausius-relationen , om processerna är kvasistatiska , är summan av förhållandena mellan de mottagna värmemängderna och de temperaturer vid vilka de erhölls lika med 0:

Genom att använda relationen Q 2 '-Q 3 \u003d Q 1 -Q 2 från stycke 1 i resonemanget kan vi skriva ett uttryck utan Q 3 :

Härifrån, mängden värme som överförs till rummet:

.

Eftersom det följer härifrån att q > Q 1 . Till exempel, vid Ti = 500 K, T2 = 300 K och T3 = 250 K, är förhållandet 3 ; vid förbränning av bränsle i ugnen, vilket ger "vanligtvis" 1 J värme, med dynamisk uppvärmning kan ungefär 3 J värme erhållas.

Anteckningar

  1. ↑ Sivukhin D.V. Allmän kurs i fysik. — M .: Nauka , 1975 . - T. II. Termodynamik och molekylär fysik. — 519 sid.
  2. ↑ Belonuchkin V. E., Zaikin D. A., Tsipenyuk Yu. M. Fundamentals of Physics. Kurs i allmän fysik. I 2 volymer Vol 2. Kvant- och statistisk fysik / Ed. Yu. M. Tsipenyuk. — M.: Fismalit, 2001.
  3. ↑ Sivukhin D.V. Allmän kurs i fysik . - 5:e upplagan, reviderad. — M .: Fizmatlit , 2005 . - T. II. Termodynamik och molekylär fysik. — 544 sid. - ISBN 5-9221-0601-5 .
  4. ↑ Belonuchkin V. E., Zaikin D. A., Tsipenyuk Yu. M. Fundamentals of Physics. Kurs i allmän fysik. T. 2. Kvant- och statistisk fysik, - M .: Fismalit, 2007.