Охлаждение двигателя подлодки
4/10Температура окружающей подводную лодку воды равна \(+4\,^\circ\text{C}\). Ядерный реактор лодки непрерывно выделяет тепловую мощность \(0{,}4~\text{ГВт}\). Максимальный КПД теплового двигателя подлодки равен \(0{,}4\). Оцените величину минимального расхода охлаждающей двигатель забортной воды. На выходе из системы охлаждения вода не должна иметь температуру выше \(+40\,^\circ\text{C}\).
Удельная теплоёмкость воды равна \(4{,}2~\text{кДж/(кг}\cdot{}^\circ\text{C)}\). Расходом называется масса воды, проходящей за единицу времени через систему охлаждения; расход измеряется в \(\text{кг/с}\).
▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаКакая часть тепловой мощности реактора уходит в охлаждающую воду, если двигатель отдаёт в работу долю, равную КПД? Запишите уравнение теплового баланса за одну секунду.
Ответ\(1{,}6\cdot10^3~\text{кг/с}\).
РешениеСистема охлаждения за 1 с должна отводить количество теплоты, равное \[(1 - 0{,}4)\cdot0{,}4~\text{ГВт}\cdot1~\text{с} = 240~\text{МДж},\] для этого потребуется вода массой \[\frac{240~\text{МДж}}{4{,}2~\dfrac{\text{кДж}}{\text{кг}\cdot{}^\circ\text{C}}\cdot(40~{}^\circ\text{C} - 4~{}^\circ\text{C})} = 1{,}6\cdot10^3~\text{кг}.\] Значит, минимальный расход воды равен \(1{,}6\cdot10^3~\text{кг/с}\).
Похожие задачи
- КПД миниэлектростанции МОШ 2012/13, 8 кл.
- Тепловая машина и груз «Надежда энергетики» 2017/18, 9 кл.
- Температура нагревателя цикла Карно «Шаг в будущее» 2017/18, 11 кл.
- Неидеальный тепловой двигатель «Шаг в будущее» 2018/19, 8 кл.
- Дизельный насос СПбГУ 2020/21, 7-9 кл.
- Цикл Карно: изменение КПД Курчатов 2016/17, 11 кл.