Question

Los calentadores convencionales de agua consisten en un tanque de agua a una temperatura fija. El agua caliente se va a utilizar cuando sea necesario. Las desventajas son que se desperdicia energía porque el tanque pierde calor cuando no está en uso y que puede quedarse sin agua caliente si se utiliza demasiado. Algunas empresas de servicios públicos están fomentando el uso de calentadores de agua por demanda (también conocidos como calentadores flash), que consisten en unidades de calefacción para calentar el agua conforme se use. No se utiliza ningún tanque de agua, así que no se desperdicia calor. Una ducha típica de una casa tiene una rapidez de flujo de 2.51 gal/min (9.49 L/min ) con agua de la llave que se calienta de 48.0 ∘F (8.89 ∘C) a 118 ∘F (47.8 ∘C) con el calentador por demanda.
Part A
¿Qué rapidez de entrada de calor (ya sea eléctrica o de gas) se requiere para operar dicha unidad, suponiendo que todo el calor entra en el agua?

Answer 1

Para calentar 9,49 litros por minuto de agua se necesitan 25,8kW de potencia térmica.

Explicación:

Si se consumen 9,49 litros de agua por minuto, podemos calcular la masa de agua por segundo que sale del tanque:

$m(min)=V.\delta=9,49L.1\frac{kg}{L}=9,49kg\\\\m(seg)=9,49\frac{kg}{min}.\frac{1min}{60s}=0,158\frac{kg}{s}$

El calor que tiene que ingresar al agua por cada segundo, sabiendo que se consumen 158 gramos por segundo es:

$P=m.C.\Delta T=158\frac{g}{s}.4,186\frac{J}{g\°C}(47,8\°C-8,89\°C)=25762\frac{J}{s}=25,8kW$

Siendo esta la potencia térmica necesaria para calentar el agua mientras va saliendo del tanque.