Сколько стоит заморозка?

[физик]

Приветствую специалистов!
Вот такой вопрос, приведший меня в теоретический ступор.
Допустим нужно заморозить килограмм мяса, к примеру говядины. Перепад температуры мяса берем 30С, от +15 до -15.
Тогда количество энергии требуемой для этого дела определяется следующим образом:

Qтехн=M×(CpзxΔtз+r+ CpрxΔtр) = 15(1,4+249+3,4)=3 807КДж.
M – масса загрузки мяса. M=1.0 кг
Cpз – теплоёмкость замороженного мяса. Cp=1.4 кДж/(кгxК)
Cpр – теплоёмкость размороженного мяса. Cp=3.4 кДж/(кгxК)
Δtз= – перепад температур (нагрев замороженного мяса)
Δtр= – перепад температур (нагрев размороженного мяса)
r – теплота замораживания мяса. r=240 кДж/кг
Взято отсюда: http://forum.abok.ru/index.php?showtopic=15256

Допустим, для простоты, что охлаждение происходит в течении часа. Тогда потребуется примерно 3 800 КВт/ч. Что при стоимости одного киловата в 5 р. дает стоимость электроэнергии в 19 000 р. Но реально мясо стоит гораздо дешевле
Причем, даже если не учитывать теплоту затрачиваемую на работу по фазовому переходу (240КДж/кг), то все равно получается 15(1,4+3,4)=72 КВт или 360р, только на заморозку.
Явно есть ошибка.
Может кто либо подсказать, где пара лишних порядков в цене набежала?

[физик]

Глюк в отображении формулы, не нашел как отредактировать сообщение.
Так будет правильно Qтехн=Mх(CpзxΔtз+r+ CpрxΔtр)

[БОБР]

допустим нужно заморозить килограмм мяса, к примеру говядины. перепад температуры мяса берем 30с, от +15 до -15.
тогда количество энергии требуемой для этого дела определяется следующим образом:

Qтехн=m×(cpзxΔtз+r+ cpрxΔtр) = 15(1,4+249+3,4)=3 807кдж.
M – масса загрузки мяса. M=1.0 кг
cpз – теплоёмкость замороженного мяса. Cp=1.4 кдж/(кгxк)
cpр – теплоёмкость размороженного мяса. Cp=3.4 кдж/(кгxк)
Δtз= – перепад температур (нагрев замороженного мяса)
Δtр= – перепад температур (нагрев размороженного мяса)
r – теплота замораживания мяса. R=240 кдж/кг

добавим к этому температуру замерзания мяса -1,5гр, получится:

размерность килограмм (кг) и гр кельвин (к) сокращается.
Q до заморозки (15-(-1,5)=16,5); 16,5х3,4=56,1кдж
q скрытая теплота замораживания =240кдж
q после заморозки (-1,5-(-15)=13,5); 13,5х1,4=18,9кдж
q суммарная 56,1+240+18,9=315кдж
кдж/сек=квт; 3600сек=1час
q(квт)=315кдж/3600сек=0,0875квт
как то так.

[физик]

Бобр, спасибо за участие.
Похоже я действительно допустил детскую ошибки при переводе физики в рубли. Т.е. если 315 КДж потребились в течении часа, то было потребление 0,0875 КДж в секунду, т.е. мощность потребления составила 0,087 КВт. И если энергия с этой мощностью потреблялась в течении часа, то было потреблено 0,087 КВт/ч, что при цене 5р. за киловатт составит 0,4 рубля. Эти цифры похожи на правду. Еще раз спасибо.

[БОБР]

было потреблено 0,087 КВт/ч, что при цене 5р. за киловатт составит 0,4 рубля. Эти цифры похожи на правду. Еще раз спасибо.

Даже это не окончательно правильный ответ, у каждого вида (типа) холодильного оборудования рассчитывается холодильный коэффициент - отношение холодопроизводительности к потребляемой электрической мощности. С понижением температуры кипения он понижается, для входных условий Ваш коэффициент будет, примерно, 1,5. Т.е. окончательная стоимость заморозки одного килограмма мяса будет менее 30коп.

[физик]

Я так понимаю, что у меня был расчет количества энергии, требуемой для идеального холодильника. Т.е. КПД=100%. Реальный холодильник должен потребить энергии больше на 1/КПД и, соответственно, на столько же дороже. У Вас же реальное потребление выходит меньше идеального. Или Вы ошиблись, или я чего то не понимаю в холодильниках
Поясните пожалуйста, мне это очень интересно и с чисто практической стороны.
Кстати, со всеми прошедшими праздниками!

[БОБР]

Не будем вдаваться в подробности изучения (определения) холодильного коэффициента, идеальной парокомпрессионной машины и обратном циклом Карно, все можно найти в нэте. Просто поверьте наслово. В тепловых насосах на киловатт электроэнергии можно получить более трех киловатт тепла.

http://oval.ru/enc/79972.html

[физик]

Спасибо за пояснение, Бобр! Не хотите вдаваться не будем, для практики ваше пояснение достаточно. Хотя конечно интересно почему в хладотехнике джоуль больше чем джоуль не в хладотехнике получается.
Еще раз, спасибо!

[начтех]

Хотя конечно интересно почему в хладотехнике джоуль больше чем джоуль не в хладотехнике получается.

все получается - джоуль он и в Африке джоуль.

[физик]

все получается - джоуль он и в Африке джоуль.

И я так понимаю. Но тогда можете объяснить попроще, почему количество отобранной теплоты выходит больше чем затраченной на это энергии, на холодильный коэффициент?

[БОБР]

объяснить попроще, почему количество отобранной теплоты выходит больше чем затраченной на это энергии, на холодильный коэффициент?

Проще - компрессор затрачивает энергию только на сжатие газа (хладагента), при этом в окружающую среду выделяется тепло не только от сжатия газа но и скрытая теплота процесса перехода хладагента из газообразного состояние в жидкое. Очевидно, что суммарная потенциальная энергия жидкости гораздо больше чем затраченная энергия на её образование. При испарении происходит обратный процесс с поглощением энергии. Наверно сумбурно объяснил.

[Юрий 78]

И я так понимаю. Но тогда можете объяснить попроще, почему количество отобранной теплоты выходит больше чем затраченной на это энергии, на холодильный коэффициент?

Энергия затрачивается не на прозводство теплоты(электронагрев), а на перенос "из пункта А в пункт Б". Поэтому обогрев тепловыми насосами эффективнее, чем классический.

[123vlad]

Юрий 78,приятно слышать не только знающего,но и понимающего теорию и практику.
Точнее наверно на создание условий для для переноса энергии.

[Юрий 78]

Юрий 78,приятно слышать...

Польщён))) Тогда ещё поумничаю, открою страшшшную тайну:
Тепловой насос, или холодильная машина, осуществляет перенос энегии(теплоты) от менее нагретого к более нагретому(о чудо!!!)

[123vlad]

Юрий 78,процессы идут абсолютно одни и теже.А отличаются по назначению.Х.м. создана с целью менее горячее сделать ещё менее холодным,а т.н. более горячее тело делает ещё более горячим.Продолжим?

[начтех]

Но тогда можете объяснить попроще, почему количество отобранной теплоты выходит больше чем затраченной на это энергии

Если ты о тепловом балансе(законе сохранения), так не все учел, учти все элементы замкнутой системы. Ты же физик!

[Юрий 78]

Продолжим?

Думаю, тема раскрыта)))

[123vlad]

начтех,уточнение .Сколько тепла получено от мяса,столько же отдано окружающей среде.При этом рабочее тело(хладогент) совершает ЗАМКНУТЫЙ термодинамический ЦИКЛ.
Цикл - а не система.
А вот охлаждение (заморозка) мяса процесс открытой системы.
Мясо постоянно поступает,преобразуетсяз(а мораживается),сохраняеться ,выдаеться.Электроэнергия постоянно поступает,преобразуется(дл я создания условий работы хладогента).Окружающюю.бол� �е горячюю чем мясо,среду пытаемся сделать более горячей.
Т.е. по каким процессам считать энергию?

[123vlad]

физик,Т.С. слинял с темы.Точка.