Считаем киловатты или сколько жрет Ваш холодильник, чайник и т.д

[Сэнсэй]

- чистый ТЭН нагревает 50 литров до 50 градусов за 1 час. Сжирает при этом 1,5 кВт*ч.
- накипевший такой же ТЭН те же 50 литров до 50 градусов - за 1,5 часа. Сжирает при этом 1,5*1,5=2,25 кВт*ч.
Меня, конечно, где-то глубоко в душе радует, что тепло от лишних 0,75 кВт*ч аккумулировалось внутри ТЭНа с накипью и при следующем заполнении бака водой это тепло перейдёт в воду, но факт остаётся: я получил первых 50 литров на чистом ТЭНе быстрее, т.е., дешевле.

Для наглядности доведём пример до идеала: пусть накипь у нас такая ядрёная, что вообще тепло не проводит. В итоге: вода в баке остаётся холодной, счётчик мотает свои положенные 1,5 кВт*ч, а спираль в ТЭНе раскаляется до невозможности. По факту придётся заплатить за холодную воду

Ну до абсурда, так до абсурда
I=U/R.
При раскалении спирали до невозможности сопротивление R увеличивается до бесконечности. Следовательно ток I стремится к 0.
Мощность P = U*I
Если I стремится к 0, то мощность стремится туда же.
Если ядреная накипь перестанет проводить тепло - ТЭН перестанет отбирать мощность из сети.

На практике картинка конечно не идеальна. Если погуглить "температурный коэффициент сопротивления нихрома"(думаю ТЭНы из него делают) - то при нагреве его на 100 градусов сопротивление должно на 2.5 процента возростать. Соответственно отбор мощности падать на ту же величину. Сгорит ли ТЭН раньше,чем существенно упадёт отбор мощности из сети? Думаю система находится в каком-то равновесном состоянии до определённого момента
А потом ТЭН на замену.

[ДВОЙНЯШКИ]

Може я щось не вичитав і помиляюсь. Але тоді в мене питання, якщо ТЕН все одно віддасть тепло воді, то навіщо тоді утеплювати стіни всіляким пінопластом? Все одно тепло перейде на свіженьке повітря

[Walkabout]

Не, ну это разные вещи. В случае со стенами мы хотим чтобы тепло было по-максимуму внутри, а с теном - чтобы снаружи

[ДВОЙНЯШКИ]

Не, ну это разные вещи. В случае со стенами мы хотим чтобы тепло было по-максимуму внутри, а с теном - чтобы снаружи

Тобто тепло слухняно робить те, що ми хочемо? Справа в тому, що утеплення стін має той самий ефект. що й накип на ТЕН-і.

[Sysopaty]

Справа в тому, що утеплення стін має той самий ефект. що й накип на ТЕН-і.

Саша, оба варианта по БОЛЬШОМУ счету одинаковы. Обсуждаемый вопрос - есть ли перерасход энергии с накипью или нет? По сути же - уходит ли "перерасходуемая" энергия, эжели таковая есть, в нуль-пространство, или все же греет воду-улицу (позже, хуже и некрасиво)?

[ДВОЙНЯШКИ]

Sysopaty
Та я розумію. Просто за згаданих вже часів роботи з Нафтусею ми так само зі співробітниками мучилися цим питанням.
Все стає яснішим, якщо згадати про основний параметр, що характеризує теплоізоляцію - а саме коефіцієнт теплопровдіності. Він характеризує кількість тепла, яку пропускає за 1 годину певний матеріал. Накип за одну годину пропускає більше тепла чи менше, ніж сталь? А якщо для повноти ясності уявити замість накипу той самий пінопласт? Ще раз звертаю увагу - кількість тепла, яку пропускає за 1 годину певний матеріал. Оскільки певну кількість води до певної температури нагріває певна кількість тепла. то відповідь, сподіваюсь, зрозуміла.

[Sysopaty]

ДВОЙНЯШКИ

Саша, последний раз пишу на эту тему. Прочитай еще раз мой вопрос:

По сути же - уходит ли "перерасходуемая" энергия, эжели таковая есть, в нуль-пространство, или все же греет воду-улицу (позже, хуже и некрасиво)?

Я повторю тебя - я понимаю о чем ты пишешь. Но, рассматриваемый тобой вариант справедлив для ограниченного по времени нагрева ограниченного количества воды. Здесь же проточный накопитель, без ограничения времени нагрева. Замер потерь электроэнергии, тепла полученного водой и времени нагрева по сути неограничен (хотя человек, который хочет принять душ и обнаруживает, что вода за стандартное время нагрева не нагрелась до требуемой ему температуры плевать хотел на наши опыты..). Весь цимес в словах Сенсея "тэн рано или поздно отдаст тепло воде", именно их вы усердно не берете в расчет.
Точно также и с домом - если дом перестать отапливать, со временем он примет температуру окружающей среды, плюс-минус небольшая дельта на смену дня и ночи. Но он примет температуру среды, тоесть - или отдаст температуру, или получит, но она выровняется, независимо от типа и вида изолятора, не важно слабо он проводит тепло или хорошо. Могу ошибаться, но пока не придумали или не нашли изолятор со 100% непроводимостью тепла. Закон или же по сути принцип сохранения энергии в нашей системе еще работает (хоть и получен эмпирически), так как слава б-гу у нас пока время стабильно и однородно.

[BIS]

ДВОЙНЯШКИ
Опять же по школьной физике количество передаваемого тепла зависит не только от коэффициента теплопередачи.
Там в формуле еще есть разность температур. У нас ТЭН отбирает какое-то количество энергии из сети, преобразует ее в тепло. Это тепло ВСЕ передается в воду (ну немножко через конструктив бойлера наружу воздуху) Если на ТЭН осаждается накипь - коэффициент теплопередачи ухудшается. Но количество тепла внутри ТЭНа выделяется постоянное. Следовательно по формуле должна увеличится разность температур внутри и снаружи ТЭНа.
Я не знаю, какая рабочая температура у ТЭНа. Предположим разница температур воды и ТЭНа градусов 500. Если в результате образования накипи теплопроводность упадет в два раза - то разность температур вырастет в два раза до 1000 градусов. Температура плавления нихрома 1200 градусов. ТЭН на грани перегорания. При этом на каждые 100 градусов сопротивление ТЭНа возрастет на ~2,5 процента. Отбор мощности упадет ~12,5%
Точнее эти два процесса(увеличения температуры и падения потребления электричества из сети) нужно описывать дифурами, но я по прошествии стольких лет после института в них не силен
А потом ТЭН сгорит.
По вот таким прикидочным оценкам из-за накипи до сгорания ТЭНа потребляемая мощность может уменьшиться на 10-20 процентов. Следовательно время нагрева увеличится на такую же величину.

[ДВОЙНЯШКИ]

Здається. я не зрозумів цимусу дискусії. Відчуття, як у віршику: "Стою на асфальті, у лижи обутий...:

... (позже, хуже и некрасиво)?

Це ж і є відповідь...?

По вот таким прикидочным оценкам из-за накипи до сгорания ТЭНа потребляемая мощность может уменьшиться на 10-20 процентов. Следовательно время нагрева увеличится на такую же величину.

Я свідомо не брав до уваги вплив цих факторів, щоби було простіше і зрозуміліше. Згоден. Тим більше - накип веде до перевитрат енергії. А як може бути інакше?

[levsha]

По вот таким прикидочным оценкам из-за накипи до сгорания ТЭНа потребляемая мощность может уменьшиться на 10-20 процентов. Следовательно время нагрева увеличится на такую же величину.

Я свідомо не брав до уваги вплив цих факторів, щоби було простіше і зрозуміліше. Згоден. Тим більше - накип веде до перевитрат енергії. А як може бути інакше?

Чому? Нагрівати буде довше, але споживати буде менше. Так що в сумі вийде десь те ж саме.
Ау, люди! Ну є ж прості закони! ТЕН бойлера взяв з електромережі стільки то кіловат електроенергії. Куди він її дів? Всю в тепло - ну не может він більше нікуди її діти!

[BIS]

Тим більше - накип веде до перевитрат енергії. А як може бути інакше?

Ну не должно быть там никаких перерасходов. Это стереотип от рекламы какого-нить калгона
Им же нужно народ накипью пугать.
Почти вся энергия, отобранная из сети тратится на нагрев воды (быстрее или медленнее в зависимости от накипи).

[ДВОЙНЯШКИ]

А це ідея! Пропоную для ще більшого підняття КПД нагрівача та економії електроенергії покривати ТЕН-и новітніми термоізолюючими матеріалами. Є непогані керамічні, що на "Бурані" застосовували. Може є якісь термостійкі пінопласти? Шару сантиметрів в 5, думаю, вистачить.

[BIS]

А це ідея! Пропоную для ще більшого підняття КПД нагрівача та економії електроенергії покривати ТЕН-и новітніми термоізолюючими матеріалами. Є непогані керамічні, що на "Бурані" застосовували. Може є якісь термостійкі пінопласти? Шару сантиметрів в 5, думаю, вистачить.

А смысл. Задача ТЭНа преобразовать электрическую энергию в тепловую и ОТДАТЬ ее воде. Он это сделает рано или поздно. Если покрыть его теплоизолирующим материалом - то ты осложнишь ему задачу "отдавания" тепла.
А КПД тут каким боком?
КПД ТЭНа в данном случае это сколько из взятой из сети энергии он отдаст воде. А за исключением некоторых потерь через конструктив бойлера он отдает все тепло воде.
Народ, хватит уже над бойлерами издеваться.
А то прочитают бойлеры нашу переписку и у них температура повысится

[Sysopaty]

А смысл. Задача ТЭНа преобразовать электрическую энергию в тепловую и ОТДАТЬ ее воде. Он это сделает рано или поздно. Если покрыть его теплоизолирующим материалом - то ты осложнишь ему задачу "отдавания" тепла.

Здесь есть нюанс. Если идти по предложенному Сашей варианту, заизолировать тэн изолятором большей термостойкости и термостойкость этого изолятора превысит термостойкость того же фланца и/или другого конструктивного элемента, то тепло большей мерой пойдет на элемент конструктива с наименьшей термостойкостью, на тот же фланец например. Но термостойкость изолятора тэна должна быть очень приличной, как собственно и разность температур тэна и среды, куда уйдет тепло. Но опять же, это уже лабораторные умственные опыты.

Пропоную для ще більшо.. економії електроенергії

Внимание! Сэкономить тоже не получится, как и не получится получить перерасход энергии, в реальных случаях, а не лабораторных . Закон сохранения энергии работает в обе стороны в закрытых системах - энергия никуда не исчезает, но и не появляется из ниоткуда. Кстати, отличный довод для доказательства ошибочности суждения: ежели в закрытой системе/контуре мы определенным способом добиваемся потери энергии, то при определенных "зеркальных" обстоятельствах мы должны добиться появления "халявной" энергии, которая берется из ниоткуда. Возможно ли это?

А КПД тут каким боком?

Все правильно, КПД - это характеристика эфективности, тоесть по сути КПД=1 - способность передачи энергии безе потерь. В нашем случае, КПД никогда не будет равна единице, но она постоянна (если не меняется конструктив бойлера и не меняется окружающая температура), и не зависит от накипи.

[Сэнсэй]

В нашем случае, КПД никогда не будет равна единице, но она постоянна (если не меняется конструктив бойлера и не меняется окружающая температура), и не зависит от накипи.

КПД - это отношение полезной работы к полной. А полная работа - это мощность ТЭНа, умноженная на ВРЕМЯ. Вот тут и собака порылась. КПД у нас не зависит от накипи, если берём какой-то большой период времени, заведомо больший, чем пара первых часов нагрева, за которые прогревается накипь.
А что же будет с КПД в первые часы нагрева? Он будет меньше, т.к. полезная работа (нагрев воды) уменьшена слоем накипи. При этом "бесполезная" работа в виде перегрева ТЭНа - увеличена.
И вот здесь могут у хозяина сдать нервы в виде включения второго ТЭНа в баке (у меня есть такая кнопка).

Опять простенький пример: допустим, есть в отеле такой бойлер с копилочкой, куда бросаешь монетку - и тебе автоматом наливается на эту сумму (затраты на электричество) водичка в тазик, причём, электроника пропускает только воду с 50 градусами. Заехал турист на 2 часа, бросил монетку, через 2 часа ему вылилось 50 литров 50-градусной воды - и он выселился с номера (всё обесточилось до следующего туриста, приехавшего, скажем, через неделю).

Этот же пример, но с накипевшим ТЭНом: через 2 часа ему вылилось, скажем, 30 литров 50-градусной воды, т.к. часть тепла саккумулировал в себе накипевший ТЭН. И за эту часть тепла турист тоже заплатил, т.к. счётчик крутит исправно. Через 2 часа турист выселился и начал грустить, что в обесточенном номере теперь стоит-скучает его перегретый ТЭН и медленно отдаёт запасённое тепло в воду, которая никому не нужна и через неделю станет снова комнатной температуры.