Acqua Calda - studiarne il Delta T

[Silverhell]

salve a tutti, spero di non aver sbagliato sezione, vorrei porre un problema del tutto matematico a chi ne sa di più di me...

vengo al dunque

ipotizziamo di avere un tubo di acqua fredda alla normale temperatura di erogazione dell' acquedotto, diciamo che riduciamo il flusso a 6-8 litri al minuto più che sufficenti per i normali usi sanitari tipo lavello bidet ecc

ipotizziamo di aprire il rubinetto e di farci passare l'acqua inizialmente a 10° , per arrivare ad una temperatura confort deve salire a 45°, se noi quest'acqua di cui ne conosciamo la quantità, la volessimo far passare prima di arrivare alla rubinetteria a contatto con una resistenza elettrica non so tipo quella di una lavatrice o di un forno, io mi son posto queste domande:

quanto tempo ci metterebbe a fare il famoso delta T ? e quindi quanta acqua si sprecherebbe ?

di quanti Watt dovrebbe essere la resistenza?

meglio ancora se diminuissi i watt quanto dovrebbe essere lungo il percorso da far fare all'acqua in modo che raggiunga il delta T desiderato affianco alla resistenza ?

mettendo dei numeri metterei

temperatura dell'acqua 8-10°

flusso 6-8 litri/minuto

temperatura della resistenza 60° credo che bastino

SE la trovate assurda come cosa potete tranquillamente dirmelo accetto consigli e critiche

[DJ_Gabriele]

Ciao, ti rispondo brevemente

Per puro esercizio mentale prendiamo che tu voglia i famosi 8 litri al minuto di acqua calda a 45°C, ingresso a 10°C

Necessiti di un'innalzamento di temperatura di 35°C quindi:

35°C * 8 l/min * 1000 ml/l * 1 Cal/ml * 4,18 J/Cal * 60 min/h = 70224000 J/h = 19,50 kW

Come vedi una resistenza da forno (tra due e tre kW) non è proprio in grado di garantirti una portata del genere.

Per quanto riguarda la temperatura della resistenza, essa non può essere fissata a priori perché dipende tutta dalle condizioni di scambio termico, potresti avere una resistenza da 10 W che è a 200°C ed una resistenza da 10kW che è a temperatura ambiente...

Come dice poi il detto "Non si può cavar sangue da una rapa" lo stesso accade con il riscaldamento, se la resistenza ti da tanto, te lo da sia che il percorso sia di un metro di tubo sia che sia 100 metri, il calore sarà completamente ceduto all'acqua, al massimo varia la temperatura di scambio sulla parete fino all'equilibrio termico.

Ti posso comunque dire che per quanto bislacca e assurda questa idea sia in casa nostra Italia, negli stati dove la corrente fornita alle civili abitazioni è con tre cifre (vedi USA dove un impianto domestico "piccolo" è da 100-150A a 110/220V!) gli scaldabagni istantanei elettrici nono sono poi così rari!

Modificato: 10 ottobre 2011 da DJ_Gabriele

[Silverhell]

però se passa per 10cm vicino la fonte raccoglie un tot di temperatura, se ci passa per un metro arriverà all'ecquilibrio termico e quindi alla temperatura desiderata... o mi sbaglio ?

[DJ_Gabriele]

però se passa per 10cm vicino la fonte raccoglie un tot di temperatura, se ci passa per un metro arriverà all'ecquilibrio termico e quindi alla temperatura desiderata... o mi sbaglio ?

Attenzione, non si può "raccoglie un tot di temperatura", al massimo di calore, se fossi ad un esame ti rimanderebbero a casa col salto d'appello

Comunque, nell'ipotesi in cui la resistenza sia immersa nell'acqua, cosa lecita da aspettarsi nel caso di uno scaldabagno, TUTTO il calore viene ceduto all'acqua a prescindere dalle dimensioni dell'elemento e del percorso, cambierà solo la temperatura superficiale della resistenza, al fine di avere lo stesso coeff. di scambio termico tra l'acqua e la parete.

Se la resistenza dissipa 20 kW di potenza con un delta T di 40°C avrò una superficie di scambio "TOT" se invece il delta T è di 90°C avrò una superficie "tot" molto minore ma la quantità di calore passato all'acqua sarà sempre la medesima.

L'equilibrio termico non centra assolutamente niente con la temperatura desiderata.

L'equilibrio termico è quando le variazioni rispetto al tempo dei parametri del sistema sono nulli. La temperatura desiderata non è altro che la temperatura desiderata.

Spero di essere stato abbastanza chiaro!

Modificato: 10 ottobre 2011 da DJ_Gabriele

[Silverhell]

per niente proprio... o non mi sono spiegato io oppure i conti non mi tornano

[Silverhell]

probabilmente sono stato frainteso

il sistema che ho in mente io, non è come quello oggi concepito per gli scaldaacqua ad accumulo chiamiamoli anche se con un termine improprio di tipo "parallelo", bensi io ho in testa un sistema di tipo "seriale"...

mi spiego meglio

prendiamo di esempio un trancio ti tubo della lughezza di 1,5 metri e diametro opportuno da far passare in nostri 8litri al minuto

infialiamoci dentro questo tubo la nostra resistenza diciamo di 1metro e accendiamola.... l'acqua per forza di cose deve attraversare tutta la lunghezza della resistenza rebandone tutto il calore che riesce a prendere e quindi aumentandone la propria temperatura

in questo esempio più sarà lungo il percorso che l'acqua è costretta a fare a stretto contatto della resistenza e più sarà alta la temperatura d'uscita naturalmente fino alla resistenza...

ora prendiamo da esempio una resistenza da forno, abituata a lavorare anche a temperature intorno a 300€, immaginiamo di stenderla e di infilarla in un tubo di rame da 10mm e di accenderla quando inizia il flusso dell'acqua...

le domande primordiali erano

dopo quanto tempo farebbe il delta T e quindi quanto dovrebbe essere lunga la resistenza ??

quanta acqua si sprecherebbe? la risposta dipende da quanto tempo ci mette la resistenza ad arrivare a regime

[DJ_Gabriele]

Allora, primo punto, non capisco come possa essere "parallelo" o "seriale" uno scaldabagno, qualcuno mi venga incontro!

Secondo punto: al famoso "delta T" di regime che chiedi ci si arriva di fatto istantaneamente, tutto il calore ceduto dalla resistenza viene assorbito istante per istante dall'acqua fluente intorno ad essa. Per riscaldarsi la resistenza impiega pochissimo, un tempo ininfluente ai nostri fini. Inoltre, data la piccolissima quantità d'acqua contenuta nel tubo (1 metro per un diametro di 1 cm sono neppure 80 millilitri d'acqua, più lo spazio preso dalla resistenza!) l'inerzia termica è zero, quindi prima che inizi ad arrivare l'acqua (debolmente) riscaldata, sprecheresti al massimo solo l'acqua contenuta nel tubo al momento dell'accensione.

Terzo punto: il percorso fatto intorno alla resistenza in questo esempio NON INFLUISCE ai fini dello scambio termico! TUTTO il calore prodotto dalla resistenza va all'acqua, sia che questa fluisca in un tubo da 1 metro, sia che il tubo sia lungo 1 km, cambierebbe solo la temperatura a cui avviene lo scambio termico.

Ripeto: la famosa resistenza da forno da 2 kW, ha sempre quella potenza, sia che la arrotoli in uno spazio compatto come quelle dei forni ventilati, sia che la srotoli nel tubo.

Per finire un altro esempio pratico ancora: hai presente le lavastoviglie senza resistenza visibile in vasca? Ebbene un elemento riscaldante di 2 kW è avvolto attorno ad un tratto di tubo lungo 10 cm e largo a malapena un paio. Tutto il calore della resistenza meno delle trascurabili perdite è ceduto all'acqua in quei dieci centimetri di tubo. La stessa potenza (energia/tempo) viene ceduta all'acqua nelle lavastoviglie più "scrause" che hanno la resistenza a vista lungo 2/3 lati della vasca.

Se invece ti riferisci ad un discorso differente (ma dubito) e mi parli di potenza dissipata per metro di resistenza, portando come esempio le caratteristiche di quella di un forno, allora le cose cambiano.

Se la resistenza dissipa 2 kW di potenza per metro lineare allora per sostenere quel flusso con quel delta T ti servono 10 metri di resistenza!

E avresti il raggiungimento istantaneo della temperatura, sempre per via della bassissima inerzia termica dell'aggeggio così costruito che non è altro che uno scaldabagno istantaneo elettrico (un resistore avvolto intorno ad un tubo in cui passa l'acqua con un termostato ed eventualmente elettronica di controllo per variare la potenza istante per istante in base alla variazione del flusso.) Mi spiace se sembro pedate ma a questo punto meglio un concetto chiaro che lo scaldabagno seriale...

Modificato: 11 ottobre 2011 da DJ_Gabriele

[Simone Baldini]

Forse mancano le basi della fisica per comprendere il concetto di energia e potenza.

Se metti su due fornelli di pari potenza ma forma diversa due pentole, ogni pentola ha 8 litri di acqua, una è stretta e alta l'altra è larga e bassa. Quale si scalderà prima? (ipotizziamo che tutta l'anergia va a scaldare l'acqua senza dispersioni)

Modificato: 12 ottobre 2011 da Simone Baldini

[Silverhell]

sembra che mi stai prendendo ingiro per l'uso improprio che ho fatto delle parole seriale e parallelo... ma se tu allarghi le tue vedute, poresti paragonare un scaldabagno ad accumulo dove ci sono 80litri di acqua scaldati tutti insieme da una unica resistenza ad un sistema parallelo, mentre un sistema seriale potrebbe essere che la resistenza scalda volta per volta l'acqua di passaggio...

puo essere che a me manchino alcune basi di termodinamica, ma state certi che la mia mente non è chiusa nelle quattro mura costruite dai libri e dalle leggi oggi conosciute come le vostre... una volta un tizio di nome Nikola Tesla disse che aveva inventanto tanto solo perchè la sua mente era fuori dalle mura delle leggi conosciute e mise in discussione anche la relatività di heinstein che oggi traballa come come una foglia

CHIUSA QUI LA DISCUSSIONE... chiedo a qualche moderatore la cancellazione della discussione

[NoNickName]

Tu con la parola "seriale" intendi uno scaldabagno rapido a produzione istantanea. Ti è già stato spiegato che per poterlo fare necessiti della potenza calcolata da DJ_Gabriele nel secondo messaggio. Il tuo "geniale" e originale sistema è in uso da almeno 20 anni in Inghilterra.

p.s. La teoria di Einstein non sta affatto traballando.

[Simone Baldini]

sembra che mi stai prendendo ingiro per l'uso improprio che ho fatto delle parole seriale e parallelo... ma se tu allarghi le tue vedute, poresti paragonare un scaldabagno ad accumulo dove ci sono 80litri di acqua scaldati tutti insieme da una unica resistenza ad un sistema parallelo, mentre un sistema seriale potrebbe essere che la resistenza scalda volta per volta l'acqua di passaggio...

puo essere che a me manchino alcune basi di termodinamica, ma state certi che la mia mente non è chiusa nelle quattro mura costruite dai libri e dalle leggi oggi conosciute come le vostre... una volta un tizio di nome Nikola Tesla disse che aveva inventanto tanto solo perchè la sua mente era fuori dalle mura delle leggi conosciute e mise in discussione anche la relatività di heinstein che oggi traballa come come una foglia

CHIUSA QUI LA DISCUSSIONE... chiedo a qualche moderatore la cancellazione della discussione

Io non ho visto nessuna presa in giro da parte di nessuno. Io ho voluto estremizzare e partire dalle basi per cercare di farti capire il concetto, ma visto che non mi dai risposta non posso proseguire col ragionamento.

La mente puo' essere aperta all'infinito, ma pultroppo ci si deve confrontare con dei principi basilari.

[DJ_Gabriele]

SE la trovate assurda come cosa potete tranquillamente dirmelo accetto consigli e critiche

Cito quest'ultima parte del tuo messaggio per farti notare come tu non abbia accettato nessun consiglio o critica, anzi!

sembra che mi stai prendendo ingiro per l'uso improprio che ho fatto delle parole seriale e parallelo...

Ed inoltre, se avessi voluto prenderti in giro avrei iniziato dal primo messaggio anziché cercare di chiarire un concetto elementare come quello che ho illustrato! Ma davvero che credi che le varie grandi aziende siano così fesse da sprecare la preziosa energia elettrica se con 2 kW si fossero potuti scaldare così tanti litri d'acqua?! E per piacere non offendiamo né Einstein né Tesla citandoli in una discussione sugli scaldabagni!