Удельная теплота сгорания каменного угля 30 МДж/кг.

Дано:
m2 = 550 кг
t1 = 10°C
t2 = 100°C
КПД = 50% или η = 0,50
q = 30 МДж/кг = 30*10⁶ Дж/кг
c2 = 4200 Дж/(кг*°С)
_____________________
m - ?

1) Суточное потребление угля m1 найдем из формулы:
Q1 = m1*q = 30*10⁶*m1 (1)
2) Суточная потребность тепла для нагревания воды:
Q2 = c2*m2*(t2 - t1) = 4200*550*(100 - 10) = 208*10⁶ Дж (2)
3)
КПД:
η = Q2 / Q1
0,50 = 208*10⁶ / (30*10⁶*m1)
0,50 = 6,93 / m1
m1 = 693/50 = 13,9 кг
4)
На год:
m = 365*m1 = 365*13,9 = 5 074 кг или приблизительно 5 тонн

m=550*365*(100-10)*4200/0,5/(3*10^7)

Сначала найдем количество теплоты, которое необходимо для нагрева 550 кг воды от 10°C до 100°C. Для этого используем формулу Q = mcΔT, где m - масса воды, c - удельная теплоемкость воды, а ΔT - изменение температуры. Удельная теплоемкость воды равна 4.2 кДж/(кг·К). Значит, Q = 550 кг * 4.2 кДж/(кг·К) * (100°C - 10°C) = 207900 кДж.

Теперь найдем количество угля, необходимое для получения этого количества теплоты с учетом КПД водонагревателя. Так как КПД равен 50%, то реально потребуется в два раза больше теплоты, чем было вычислено ранее: 207900 кДж * 2 = 415800 кДж. Удельная теплота сгорания каменного угля равна 30 МДж/кг, что эквивалентно 30000 кДж/кг. Значит, для получения 415800 кДж потребуется 415800 кДж / (30000 кДж/кг) ≈ 13.86 кг угля.

Так как это количество угля необходимо для суточного расхода горячей воды, то на год потребуется 13.86 кг/день * 365 дней/год ≈ 5059 кг угля.

Энергия = Масса × Удельная теплота сгорания × КПД

Энергия = 550 кг × 30 МДж/кг × 0.5

Энергия = 8250 МДж


Общая энергия = 8250 МДж/день × 365 дней

Общая энергия = 3003750 МДж

Количество угля = Общая энергия / Удельная теплота сгорания

Количество угля = 3003750 МДж / 30 МДж/кг


Количество угля = 100125 кг