Energieffektiviteten i föra vatten koka upp

När kokande vatten på en gaseldad spis tre värmeöverföring mekanismer är på plats: strålning, konvektion och ledning. Strålning och konvektion uppstår främst mellan lågan och botten av vattenkokare eller kastrull. Också, konvektion uppstår när rökgaserna fly och färdas längs sidorna av vattenkokaren. Överledning sker där botten av vattenkokaren vidrör sitt stöd.

När gasen är på lägsta effekt (liten låga) har förbränningsgaserna mer tid att överföra deras värme (genom konvektion) i stekpannan jämfört med en situation där gasen är på högsta effekt (stora lågan). Dessutom kan överledning förlusterna genom vattenkokare stöd vara mindre. Detta Instructable tar upp frågan om en liten låga effektivitet är högre än en stor låga effektivitet.

Den hypotes testas i detta Instructable är: med en liten låga det tar mindre energi (dvs. mindre gas) att få vatten till kokande temperatur än det tar med en stor låga. (Svaret på denna hypotes kan hittas i steg 2)

Bonus frågan är: Vad är den genomsnittliga energieffektiviteten med kokande vatten på en gasspis? (Svaret på frågan bonus finns i steg 3)

Ingår inte i inledande forskningsfråga är huruvida mängden vatten i vattenkokaren påverkar effektiviteten i processen. Men detta var en av de oväntade resultaten av experimenten. (Svaret på denna andra bonusfråga finns i steg 4, som har också en diskussion om den test setup)

För att testa hypotesen ovan tio experiment var utfört, fem på lägsta effekt och fem på högsta effekt. I både serie mängder av 200 g, 400 g, 600 g fördes 800 g och 1000 g (7.1 oz, 14,1-tums oz, 21,2 oz, 28,2 oz och 35.3 oz) till kokande temperatur. Massan är noggrannhet på +/-1 g (+/-0.035 oz). De fem vatten journalerna lägga tillsammans varje till 3000 g (± 5 g) eller 105.8 oz (+/-0.2 oz).

Den genomsnittliga start temperaturen i vattnet var 13° C (55,4 ° F) och omgivande medeltemperaturen var 19° C (66,2 ° F). Den tid som behövs tills de når den kokande temperaturen (100° C eller 212° F) fastställdes akustiskt från sjungande vattenkokare där experimenten utfördes. Tid var mätt i sekunder med ett stoppur.

Steg 5 i detta Instructable gör ett förslag för framtida arbete: utformningen av kondenserande vattenkokare för att fånga den latent värmen i rökgaserna.

Några erfarenheter från att skapa grafer för detta Instructable med Plotly (collaborative dataanalys och diagram verktyg) har dokumenterats i steg 6. Graferna finns tillgängliga på www.plot.ly/~openproducts.

Steg 7 spenderar slutligen några ord på CC av licensen för detta Instructable.

Ta hem budskapet
När föra vatten till kokande temperatur är det viktigt att värma upp exakt hur mycket som behövs: koka två gånger mängden vatten som behövs innebär att hälften av energin som kommer direkt i avloppet. Dessutom tar den kokande mer tid. Kokande processen verkar bli effektivare med en högre vattennivå: använder en mindre vattenkokare eller pan och fyller den helt är effektivare (och därmed snabbare) än en större som är mestadels tom. Slutligen är det viktigt att stänga locket på pannan under processen för att undvika Konvektiv och genom avdunstning energiförluster. Grafer i detta Instructable har genererats med hjälp av Plotly, som är en professionell och bekväma browser-baserade grafritande miljö, perfekt för att dela data.

Tidigare openproducts släppt andra Instructables där energieffektivitet och minskning av naturgas förbrukningen togs upp: enarmad Bandit - Mixer Tap Redesign (CC BY, 14 juni 2013) och energibesparing genom att utelämna Stand-by energianvändning i Combi panna genom fjärrkontrollen växlar (CC BY, 30 juli 2012).

Utgivningen av detta Instructable (och alla andra) har tillkännagivits på Twitter.