Задачи › Тепловые двигатели, КПД, цикл Карно

Охлаждение двигателя подлодки

  1. Охлаждение двигателя подлодки

    Курчатов 2015/16, 8 кл.
    4/10

    Температура 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
    Подсказка

    Какая часть тепловой мощности реактора уходит в охлаждающую воду, если двигатель отдаёт в работу долю, равную КПД? Запишите уравнение теплового баланса за одну секунду.

    Ответ

    \(1{,}6\cdot10^3~\text{кг/с}\).

    Решение

    Система 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 \(1{,}6\cdot10^3~\text{кг/с}\).

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи