Ответ на пост «Научный эксперимент. Что быстрее индукционная поверхность или электрическая?»1
Итак, выкладываю свои данные и расчеты. Для оценки КПД нагревателя я планировал измерить потребляемый ток, напряжение (желательно, непосредственно на нагревателе или как можно ближе к нему - чтобы исключить падение напряжения на подводящих проводах) - чтобы посчитать потребляемую из сети мощность. Умножив эту мощность на измеренное время мы посчитаем затраченную энергию. Считать энергию электросчетчиком не очень точно, поскольку счетчит считает намного большие величины. Ваттметр же не у каждого есть под рукой. Затем полученное значение энергии сравнивается с идеальным значением, рассчитанным по формуле из учебника средней школы.
Сперва я решил проверить методику на электрочайнике.
Заливаю в него литр холодной воды, температурой 14 градусов. Вообще, к точности измерения температуры пирометром у меня есть вопросы. Показания пирометра очень сильно зависят от типа поверхности, с которой снимаются показания. Но в данном случае, температура воды действительно по ощущениям была температурой около 14 градусов.
Литр отмерял стеклянной банкой, в интернетах пишут что если залить ее по специально сделанную риску, что тогда объем жидкости будет ровно 1 л.
Греем чайник.
Пока чайник греется, измеряем напряжение непосредственно в той розетке, куда подключен чайник, с помощью тройника. Напряжение 230,82В.
Также замеряем ток, его удобнее измерить в щитке, сунув щупы прибора в клеммы автомата и выключив его. Да, необходимо не забыть выключить все приборы из розеток, подключенных к этой шине. Ток составляет 8,986 А. Соответственно, расчетная мощность нагревателя - 2,075 кВт.
С измерением силы переменного тока есть некоторые проблемы. У мало каких широко распространенных в продаже приборов есть возможность измерения силы переменного тока.
Чайник закипел примерно через 3 мин - 3 мин10сек. Еще один тонкий момент - определить точный момент закипания. Вода начинает кипеть где-то с 96 градусов и этот процесс плавно нарастает.
Итак, считаем энергию.
Етеор = c*m*(t2-t1)=4190*1*(98-14)= 351960 Дж.
Ереал = P*t=U*I*t=230,8*8,99*190=394229 Дж.
Энергетический КПД чайника: n=351960/394229*100%=89,3%.
Данный результат хорошо согласуется с теорией, следовательно можно сделать вывод что методика вполне рабочая. Чайник имеет такой высокий КПД благодаря тому что электрическая энергия практически сразу переходит в нагрев воды, поскольку ТЭН находится непосредственно в дне чайника, потери энергии наружу минимальны, сам чайник пластиковый, плохо проводит тепло. Также немалый вклад дает тот факт, что чайник очень быстро греет воду. За столь короткое время энергия просто не успевает рассеяться любыми способами.
Переходим к электроплите. Электроплита обычная, с чугунными комфорками. Наливаем 2 л той же воды, той же температуры. Сама кастрюля весит 500 г. Накрываем крышкой для уменьшения теплопотерь за счет испарения.
Засекаем время, измеряем напряжение и ток. Напряжение 233,85 В, ток 7,033А. Напряжение измерял в щитке, поскольку лезть в печь при ее работе затруднительно.
Время до закипания 15мин 28с. Расчетная мощность комфорки 1,645 кВт.
Итак, считаем энергию.
Етеор = c*m*(t2-t1)=4190*2*(98-14)= 703920 Дж.
К этой энергии нужно приплюсовать теплоемкость самой кастрюли (0,5 кг) и комфорки (1,1 кг).
Примем, что кастрюля нагревается до той же температуры, что и вода (98 градусов). Комфорка же нагревается намного сильнее - до 346 градусов.
Екаст = 500*0,5*(98-14)=21000 Дж
Екомф = 540*1,1*(346-25)=190674 Дж.
Ереал = P*t=U*I*t=233,85*7,033*928= 1526251 Дж.
Энергетический КПД плиты: n=(703920+21000+190674)/1526251*100%=60%.
Многие, вероятно, скажут что я ошибочно включил теплоемкость комфорки в расчет, поскольку нагрев самой комфорки - это, по сути, потери, не относящиеся к нагреву воды. В данном эксперименте это действительно так, но при приготовлении реальной еды, накопленная тепловая энергия комфорки вполне может использоваться. Например, при приготовлении супа, когда он уже почти готов, можно отключить комфорку, а суп будет продолжать несколько минут кипеть. Энергия при этом не тратится, а готовка блюда тем не менее идет. С газом или индукцией это не работает. Там при выключении кипение прекращается сразу же.
Даже если выкинуть из расчета этот спорный момент, в этом случае расчетный КПД составит 47,5%, что лишь на 2,5% меньше чем у индукции.В общем, я продолжаю утверждать, что индукция нисколько энергетически не выгоднее, никакой сколько-нибудь ощутимой экономии она не дает, а напротив, при высокой цене и высоких затратах на ремонт (при выходе из строя) обойдется своему владельцу существенно дороже.
