Härön Esko antoi seuraavan pähkinän purtavaksi:
Miksi kattilan veden pinta nousee, kun kattilaa aletaan lämmittämään?
Opettajan lellikit palkitaan.
Tilaa:
Lähetä kommentteja (Atom)
S/S Lauri on vuonna 1931 rakennettu hinaajahöyrylaiva. Nuorin Saimaalla rakennettu. Ja Kaunein. Tämä blogi kertoo sen nykyisistä vaiheista ja varsinkin työstä kesäisten purjehdusten takana.
8 kommenttia:
V'(t=15'C)=mv'=8000kg*0,001001m3/kg
= 8,008m3
V'(t=100'C)= 8,35m3
V'(t=179,88'C)= 8,97m3 , q.e.d.
Vaan mikä tässä on harhaanjohtavaa, arvuuttelija? Palkintona avaimet veturitallille omakustannehintaan sekä sisäänajetut asentajankäsineet.
Kaikki. Nokkela wannabe-insinööri ajattelee noin.
Eikö itse kattila laajene yhtään kun sitä lämmitetään? Teräksen lämpölaajenemiskerroin on suurempi kuin vedellä.
Jos rautaa lämmittää 175 astetta, sen yksidimensioinen laajeneminen on kutakuinkin 0,21% alfan arvolla 0,000012 (wikipedia)
1,0021^3=100,63% eli jos oletettu 8000dm3 vesitila kasvaakin vain 50 litraa.
Ajattelin, ettei tätä tarttis laskea, kun on aika ilmeistä, ettei sen kattilan koko muutu esim kuutiometrillä...
Jäi hanskat saamatta nokkavalta diplomi-insinööriltä, tulikin rukkaset ;)
Ai niin, aiheeseen liittyen sopiva tiedesivustokin vielä:
http://virtuaalikoulu.kpedu.fi/yleisaineet/talotekniikka/Osa3.html
Tästä voidaan jatkaa Eskon kanssa keskustelua TÄNÄÄN talleilla.
Mutta mitäs siellä kattilan sisällä pääasiassa on? Tulitorvet ja tuliputket? Niiden laajeneminen on kuitenkin merkittävin asia.
Tämän voi todeta esim. kun tullaan laivalla rantaa ja otetaan kattila täyteen kylmää vettä. Palattaessa viikon päästä on veden pinta kattilassa kuitenkin laskenut selvästi.
No kun ei ole, kun se veden ominaistilavuuden kasvu. Joka siis paineen ja lämpötilan nousussa kylläisyyskäyrää pitkin merkitsee välillä 1-10 bar 8,05% tilavuuden muutosta. Ei se rauta elä lähimainkaan niin paljon. Tähän tulee lisäksi vielä laajeneminen, joka tapahtuu kylmän veden lämmitessä kylläiseksi.
Kylmä, alikylläinen vesi painaa karkeasti ottaen sen 1,000 kiloa litralle, eli sen ominaistilavuus
Kylläiselle vedelle ominaistilavuus paineen funktiona v(p) menee taas suunnilleen näin:
v(1 bar) = 1,0434 litraa per kilo
v(2 bar) = 1,0608
v(5 bar) = 1,0928
v(8 bar) = 1,1150
v(10bar) = 1,1274
Talleilla voitte harjoitustyönä laittaa kaksi rengasta sisäkkäin ja mitata niiden väliin jäävän pinta-alan. Sitten lämmitätte niitä yhtä paljon, ja mittaatte pinta-alan uudestaan. Kasvoiko, pysyikö ennallaan, vai pienenikö?
Seuraava jännittävä asia onkin sitten miettiä, miten suuri lämpötilaero on kattilan tulipintojen ja vaipan välillä, ja tuoda laskelmia sen mahdollisesta vaikutuksesta vesitilaan.
Nyt puhuttiin siitä, kun lämmitys aloitetaan (ennen kuin paine nousee).
Vastaus tähänkin löytyy edeltä. Tiivistettynä, jos sisälukutaito on puutteellinen
Veden tilavuus muuttuu ilmanpaineisena 4,3%.
Kattilan tilavuus sisäosineen tai ilman kertaluokkaa vähemmän, heittona n. 0,4%
Ei auta venkoilu.
Lähetä kommentti