Охлаждение аквариума - теория и практика

[Starcomputer]

Поскольку форум просто взорвался от тем "Жара в аквариуме" и тому подобных, то захотелось рассмотреть существующие варианты охлаждения
1. Экзотику типа модулей Пельтье и аквариумных холодильников опустим сразу
2. Кондиционер (надо сказать самый лучший способ).
3. Бутылки со льдом.
4. Компьютерный или иной вентилятор, направленный на поверхность воды.
........................
Поскольку вопрошающим некогда (или нет возможности) ставить кондиционер, то рассмотрим два оставшихся способа.
........................
Что нам надо знать для этого ?
1. Удельная теплоемкость воды - 4,183 кДж/кг*К
2. Удельная теплота плавления льда - 330 кДж/кг
3. Удельная теплота испарения воды - тут сложнее, т.к. она зависит от температуры воды и рассчитывается по формуле:
L = (25 - 0,024 * Тп) * 10^5
где 25 * 10^5 Дж/кг - удельная теплота испарения при 0С;
Тп - температура поверхности воды
В общем то она меняется слабо и для температур 20-40 С можно брать 2400 кДж/кг
4. Объем аквариума. Берем для примера 100 л.
5. Начальная температура воды - 35 С
6. Конечная температура воды - 25 С
7. Сколько тепла нужно отобрать от воды ???
Ну это просто
4,183 * 100 * 10 = 4183 кДж

Теперь сами расчеты
ЛЕД
Задача - сколько нужно растопить льда, чтобы снизить температуру воды на 10 С ?
4183 / 330 = 12,7 кг !!!

ВЕНТИЛЯТОР
Охлаждение идет за счет испарения воды. Сколько же воды испарится ?
4183 / 2400 = 1,74 кг (или литра).

Отсюда простой вывод - проще долить в аквариум 1,5 - 2 литра воды, чем бегать целый день с бутылками
(конечно если у Вас в комнате не 100% влажность при полном отсутствии вентиляции).
........................
Зы, для любителей поспорить:
В расчетах не учитывалась текущая влажность воздуха, объем помещения, производительность вентилятора и т.п. Также не учитывалось охлаждение воды ПОСЛЕ таяния льда ДО нагрева воды в бутылке, хотя ее можно и посчитать:
12,7 / 100 = Х / 25
отюда Х = 3,2 С
Пересчитав все сначала, мы поймем, что надо не 12,7, а 9 или около этого килограмм льда.

Чтобы не обидеть любителей электроники (сам такой ) небольшой экскурс в охлаждение на модулях Пельтье
Условия задачи те-же - нужно охладить 100 литровый аквас на 10 С.
Итак нужно забрать 4183 кДж и отдать их в воздух.
Для этого надо .....
4183 / 1,018 / 1,2047 = 3411 кубометров воздуха
1,018 - удельная теплоемкость воздуха;
1,2047 - его плотность.
Это при КПД = 100% !!!
При реальном КПД понадобится .... по самым классным прикидам (КПД 40%) - 8528 кубометров
Слабо себе представляю установку, способную прогнать через себя такое количество
Да и в квартире после этого дышать будет затруднительно

[Starcomputer]

Допис від red1157

тем паче временно??

Шо то в этом году временно затянулось ......

[Dizeli$t]

Starcomputer, в целом у тебя все правильно написано, но уж очень много в твоей теории допущений, которые противоречат основам термодинамики:
- ты просчитал тепло не как функцию от времени, а как мгновенную теплопередачу, получил страшные цифры и сделал не совсем верные выводы;
- в теории охлаждения при помощи кулеров не учитывалась площадь поверхности испарения и скорость потока воздуха, а эти два фактора и дают ту самую дельту Т, на которую можно охладить воду, но не факт, что она достигнет значения 10 градусов;
- по твоей теории при помощи испарения можно заморозить воду, но это не реально при положительной температуре окружающей среды (во всяком случае мне не известны такие случаи), а вот заморозка аквариума элементами Пельтье описывалась (вроде даже на этом форуме, не помню). При этом жалоб на существенное повышение температуры окружающего воздуха не было.
Ну и в защиту Пельтье (в формулы вдаваться не буду т.к. считаю это лишним, да и текстовый редактор не даст их выложить) вспоминаем стоящий у каждого в доме холодильник (в морозильной камере -18-24), двигатели внутреннего сгорания вообще должны были расплавиться (температура горения до +1000, стенок цилиндра +200, охлаждающей жидкости +80-+95), персональный компьютер тоже прямое доказательство несмертельности тоерии. В этих теплообменниках происходит на порядок больший теплообмен нежели в аквариуме.
К томуже даже испарив воду мы перенесли из аквариума в воздух те же самые 4183 кДж, так что от 112 градусов по Цельсию никуда не денемся. Ну разве что будем вкидывать лед .

[Gooners]

Допис від red1157

Добвлю от себя, а чего все так боятся 30 - 32 градуса?? тем паче временно??

Ну слава богу хоть кто-то не паникует)))
Аквариумы уже не одно лето, в нек. нет "продувки" а фильтров отродясь ни в одном.
Ничего страшного не происходит ,только апоготены летом тормозят в росте.
Или все поддаются техномоде: Надо охлаждать и точка!
П.С.Если не в тему -удалите.

Задача - сколько нужно растопить льда, чтобы снизить температуру воды на 10 С ?
4183 / 330 = 12,7 кг !!!
Отсюда простой вывод - проще долить в аквариум 1,5 - 2 литра воды, чем бегать целый день с бутылками
(конечно если у Вас в комнате не 100% влажность при полном отсутствии вентиляции).

Какая температура льда берется в расчет??
Или это не важно?
Сам видел как в жару на солнце ведро воды за перу минут превращалось в глыбу льда .В него вставляли шланг с жидким азотом(могу ошибаться).С авто которое перевозит семенную жидкость быков.

[Xимик_UA]

Допис від Dizeli$t

К томуже даже испарив воду мы перенесли из аквариума в воздух те же самые 4183 кДж

Да, но они температуру воздуха не повышают. "Достать" их обратно возможно только путем конденсации пара.

[Dizeli$t]

Допис від Xимик_UA

Да, но они температуру воздуха не повышают.

А куда они деваються?

[Dimik1]

.....я, в общем не паникую. Никто не умер, разве что пара мальков молли (не факт, что от температуры). Охлаждаю исключительно креветочник, т.к купить в Харькове кристаллов пока проблематично Все остальные (малави\харацинтовые\лабиринтовые) живут уже неделю при +33. Часть книжек можно переписАть. Крабы мангровые в воду залазят только ночью - пожрать.

[Xимик_UA]

Dizeli$t,
Теплота фазового перехода.

[Dizeli$t]

Xимик_UA, так всетаки КУДА?
Если я правильно понимаю процесс, то имеет место конвекционная теплопередача в чистом виде, т.е. теплота от воды переходит контактирующей среде - воздуху.

[Starcomputer]

Допис від Dizeli$t

но не факт, что она достигнет значения 10 градусов

Не факт. В реальности можно добиться 6-8 градусов.
Dizeli$t, а я ж сразу написал, что в расчетах масса допущений, в частности именно при использовании кулера

В расчетах не учитывалась текущая влажность воздуха, объем помещения, производительность вентилятора и т.п.

Потому как это практически невозможно просчитать
Если брать время, то не вижу КАК оно повлияет.
В расчетах теплопередачи время не присутствует, потому как они не динамические, а статические.
Ну скажи ты мне, какая разница за какое время охладится аква, за час, или за два ? Тепла уйдет одинаково. То, что при охлаждении будет идти процесс нагрева я тоже не учитывал.

Допис від Dizeli$t

К томуже даже испарив воду мы перенесли из аквариума в воздух те же самые 4183 кДж

А вот тут ты не прав ! Эта энергия потратилась на превращение воды в пар.

Допис від Dizeli$t

а вот заморозка аквариума элементами Пельтье описывалась

Ни разу не встречал, а рыл хорошо. Описывалось только что этот способ охлаждения годится лишь для маленьких аквариумов.
Проблема ведь не только в том, чтобы забрать тепло у воды, его надо еще куда-то деть.

Допис від Dizeli$t

по твоей теории при помощи испарения можно заморозить воду

Только если вокруг температура 0С, а иначе через какое-то время наступит равновесие - вода будет нагреваться с такой-же скоростью, как и остывать.

Допис від Dizeli$t

вспоминаем стоящий у каждого в доме холодильник (в морозильной камере -18-24), двигатели внутреннего сгорания вообще должны были расплавиться (температура горения до +1000, стенок цилиндра +200, охлаждающей жидкости +80-+95), персональный компьютер тоже прямое доказательство несмертельности тоерии. В этих теплообменниках происходит на порядок больший теплообмен нежели в аквариуме.

И ни один из них не использует охлаждение на модулях Пельтье (кроме компа).
Именно поэтому, что Пельтье не способен осуществить МАССОВЫЙ теплообмен. Впрочем чтобы охладить процессор компа его хватает, но там высокая температура при малом количестве выделяемого тепла из-за малой массы процессора.

[Xимик_UA]

Dizeli$t,
Энергия расходуется в основном на разрыв водородных связей.
Пример: Чайник на газовой плите, газ горит - тепло выделяется, температура воды в чайнике растет - предположим на 20С в минуту, но по достижении температуры кипения вода (и пар) идут при 100С (примерно), но газ-то горит - тепло выделяется и дальше... и пока вода не выкипит - нагреть чайник выше 100С никак...

[Starcomputer]

Допис від Dizeli$t

(во всяком случае мне не известны такие случаи)

Ну смотри
http://smotri.com/video/view/?id=v7518711cae

[Dizeli$t]

Допис від Xимик_UA

и пока вода не выкипит

А если его герметизировать? Не давать парам отводить тепло?
Даю подсказку: закрытые системы охлаждения двигателей (танковые, к примеру) имеют рабочую температуру охлаждающей жидкости +105 С.

Допис від Starcomputer

В расчетах теплопередачи время не присутствует, потому как они не динамические, а статические.

Я когда считал теорию рабочего процесса двигателя, учитывал временной фактор, хотя, да, там процесс горения, а он не стабилен во времени.

[Dizeli$t]

Допис від Starcomputer

Ну смотри

ай-яй-яй, не гоже перенассыщеный раствор выдавать за воду, нам эти фокусы на втором курсе товарищ Рыщенко показывал

[Starcomputer]

Допис від Dizeli$t

А если его герметизировать? Не давать парам отводить тепло?

Температура кипения воды зависит от давления.Чем оно выше, тем выше температура кипения. 100 С это при 1 атм. Измеряя температуру точки кипения можно узнать атмосферное давление или высоту над уровнем моря. Сей прибор именуется гипсотермометром

[Starcomputer]

Допис від Dizeli$t

ай-яй-яй, не гоже перенассыщеный раствор выдавать за воду