¿Agregar agua fría a los enfriadores de aire por evaporación realmente produce aire más frío?

¿O debería ser al revés, porque el agua más caliente se evapora más fácilmente que el agua fría?

Sé que esto suena estúpido, así que solo escúchame.

Uso un enfriador evaporativo y agrego agua a temperatura ambiente normal. Alguien me dijo que agregara agua fría del refrigerador para obtener mejores resultados. Intuitivamente pensé que, de hecho, el agua fría produciría aire más frío.

Pero como todos sabemos, los enfriadores evaporativos enfrían el aire al usar el aire para evaporar el agua, lo que le quita calor al aire. Entonces, necesitamos que el agua se evapore para enfriar el aire. Pero sabemos que el agua más caliente se evapora más fácilmente que el agua fría.

Entonces, ¿ no debería darse el caso de que el agua refrigerada en realidad no se evapore tan eficientemente y, por lo tanto, no produzca aire más frío que en el caso del agua a temperatura ambiente?

Por si sirve de algo, probé ambos y no pude sentir ninguna diferencia notable, pero por supuesto, no estaba ni cerca de un experimento controlado. Entonces, agradecería una respuesta sobre ¿qué predice la física que sucedería?

FWIW Puedo decirte por experiencia, creciendo en los calurosos veranos de Texas en la década de 1960, todo lo que teníamos para enfriar nuestra casa eran enfriadores evaporativos. Cuando hacía mucho calor, les echábamos mucha agua fría de pozo y definitivamente se enfriaban por un tiempo.
@AdrianHoward Bien, entonces tenemos su experimento no controlado que dice que el agua más fría funciona y el mío que dice que no. Por lo tanto, necesitamos ver qué dicen otras respuestas sobre la física involucrada.
Si usa agua del refrigerador en su casa, diga adiós al enfriamiento nominal: ¡el refrigerador enfría su contenido calentando la cocina!
@ user121330 eso es irrelevante, porque el refrigerador no es una variable. Permanece encendido, ya sea que use o no agua refrigerada en el enfriador o agua a temperatura ambiente en el enfriador. Por lo tanto, eso no es un problema. Simplemente puede suponer que el refrigerador está en otra habitación o en otra casa.
La radio usa más energía cuando el volumen es alto, la computadora calienta la casa de acuerdo con el uso del procesador y su refrigerador tiene que poner el calor del agua a temperatura ambiente en alguna parte. Son esas bobinas en la parte posterior: tóquelas mientras está funcionando si no me cree. Entiendo que quieras ignorar esto, pero parte de la física es aprender a pensar en las cosas. Las personas dejan ventiladores encendidos en habitaciones cerradas que no ocupan porque ignoran parte de un problema, pero agregar energía a un sistema siempre lo calienta.
" Entiendo que quieras ignorar esto, pero parte de la física es aprender a pensar sobre las cosas " No lo estoy ignorando, estoy diciendo que no es una variable. Cualquiera que sea el calor que emite el refrigerador, lo apaga independientemente de si pongo agua refrigerada en mi enfriador o agua a temperatura ambiente en mi enfriador. Parte de la física es aislar las variables y saber qué factores no varían. Entonces, para los 2 casos que mencioné, la única variable es la temperatura del agua que pongo en el enfriador.
¡Necesito conseguir un poco de esta agua mágica que se enfría sola!
@ user121330 No lo entiendes. Al comparar 2 casos, comparas las variables. No comparas los factores que permanecen iguales. El frigorífico se mantiene igual, en ambos casos. La única variable es lo que pongo en el refrigerador. No te gusta que el refrigerador esté mal. Suponga que el refrigerador está en una casa diferente. No hace la diferencia.
¡Ahora lo entiendo! ¡Un refrigerador mágico que funciona igual cuando pones cosas frías que cuando pones cosas calientes! Quiero eso incluso más que el agua mágica.
@ user121330 De hecho, le respondería si respondiera las preguntas con respeto y señalara cuáles son los problemas con lo que estoy diciendo. Acepto que podría estar equivocado en algunas cosas, y si quieres discutirlo, entonces está bien. Si solo quieres ser sarcástico y hacer comentarios inteligentes, entonces no tiene sentido abordar nada de lo que dices. Entonces, si realmente desea discutir cuáles son los problemas, hágalo. De lo contrario, puedes guardarte tu sarcasmo. Es posible que desee leer la política de intercambio de pilas sobre el comportamiento y la conducta.
Tienes razón. Lo siento por ser sarcástico. Seré franco en su lugar. La nevera calienta tu casa. Si le agregas cerveza tibia, se calienta más. Si agrega agua a temperatura ambiente al congelador, lo calienta más. Cuando metes y sacas cosas de la nevera, calienta más tu casa. Puedes decir que no es una variable, pero claramente lo es. Si no estás de acuerdo, estás equivocado. Véase enfriamiento rápido .
@ user121330 Sí, directo y contundente funciona mejor. Por lo tanto, agregar agua a temperatura ambiente al congelador no es un problema. No agrego agua a temperatura ambiente al congelador solo para poder usarla en el refrigerador. independientemente del agua que ponga en el refrigerador, el refrigerador siempre tiene reservas de agua fría embotellada. Eso no es una variable. La única variable que mencionaste es la parte de sacar agua fría de la nevera. Esto es teóricamente correcto. Pero abro, saco agua fría, cierro, en 1 segundo. Estoy de acuerdo en que minúsculo 1 segundo será un factor con un efecto minúsculo. Pero, seguramente no tanto como "adiós a la refrigeración nominal"?
En termodinámica, hay 4 reglas estrictas que nos dan las leyes de los grandes números. Debes jugar, no puedes ganar, no puedes empatar y no puedes hacer trampa. Todavía estás tratando de ganar. El "agua de reserva" venía de alguna parte y antes hacía más calor. El refrigerador DEFINITIVAMENTE calienta más su casa cuando usa su agua fría. El refrigerador ES una variable.
@user121330 El agua de reserva se puso en el refrigerador hace días. No pongo agua en el refrigerador, solo cuando necesito enfriarla para usarla en el refrigerador. Esa agua siempre ha estado allí, se puso allí hace días, la temperatura de la habitación se habría calentado un poco debido a eso hace días. Pero eso no importará en este día. No estoy tratando de ganar contra la termodinámica. El único efecto del refrigerador en este día, sería el 1 segundo que tardo en abrir y cerrar el refrigerador mientras saco el agua fría.

Respuestas (2)

Depende de si está calculando o no enfriamiento por unidad de tiempo o enfriamiento por unidad de agua.

Por unidad de agua, obtienes (un poco) más enfriamiento. Además de la entalpía de vaporización, se obtiene un poco más de enfriamiento a medida que el agua absorbe calor para alcanzar la temperatura ambiente.

Por unidad de tiempo, la velocidad de evaporación será (ligeramente) menor. Como mencionas, el agua más caliente se vaporizará más rápidamente.

Ninguno de estos efectos es grande. El presupuesto total está dominado por la vaporización. Será difícil notar una diferencia de 15 grados C en el agua.

Solo me preocupaba la temperatura del aire de salida, y en cuyo caso sería más baja. Pero supongo que de esas 2 opciones, me preocupa el enfriamiento por unidad de tiempo, es decir, cuál me brindará la mayor comodidad del calor. No me importa si se usa más agua. El agua es barata
" Será difícil notar una diferencia de 15 grados C en el agua. " El tipo de agua más fría que estaba pensando era agua refrigerada. Entonces, la diferencia de temperatura estará más cerca de 35-40 grados centígrados.
¿40 grados entre la nevera y la habitación? Mi 15 parece ser un poco bajo (mi refrigerador es 20 grados más frío que mi grifo). Pero incluso 40 grados requiere menos de una décima parte del calor de vaporización. Esperemos que tengas esto en una habitación diferente a la nevera.
Si su refrigerador es solo 20 grados más frío que su grifo, entonces creo que su refrigerador está roto o vive en un lugar donde las temperaturas no son lo suficientemente altas como para necesitar un refrigerador en primer lugar. Donde vivo, las temperaturas diurnas alcanzan 40-45, de ahí la necesidad de enfriador
Por supuesto, si obtiene agua fría enfriándola en su refrigerador, entonces, en general, probablemente esté aumentando la temperatura de su casa, ya que el calor que el refrigerador extrae del agua simplemente se vierte en la casa, con algo extra de la energía necesaria para hacer funcionar la nevera.
La nevera no es una variable. Permanece encendido, ya sea que use o no agua refrigerada en el enfriador o agua a temperatura ambiente en el enfriador. Por lo tanto, eso no es un problema. Puedes asumir que el refrigerador está en otra habitación o en otra casa.
Hace calor aquí, pero el agua del grifo no está caliente (alrededor de 22C) y la nevera está a 2,5C. Ambos eventualmente alcanzarán la temperatura ambiente en el enfriador (enfriando la habitación en el proceso), por lo que solo las temperaturas iniciales son relevantes, no la temperatura ambiente.
@BowlOfRed Bien, mi suposición es que el agua normal se refiere al agua a temperatura ambiente y el agua más fría se refiere al agua refrigerada. Entonces, en mi caso, la temperatura de la habitación sería relevante. Supongo que debería aclarar eso en la pregunta.
@BowlOfRed " Por unidad de tiempo, la velocidad de evaporación será (ligeramente) menor. Como mencionas, el agua más caliente se vaporizará más rápidamente ". Tengo un pequeño problema con esto. No nos importa cuál se vaporiza más rápidamente, per se. Nos importa cuál absorbe el calor más rápidamente. Entonces, si el agua fría absorbe calor más rápidamente incluso sin evaporarse, mientras que el agua más caliente se evapora pero absorbe menos calor por unidad de tiempo mientras lo hace, entonces el agua más fría producirá aire más frío.
El ciclo de trabajo del refrigerador aumenta si se carga con agua a temperatura del grifo, por lo que produce más calor cuando contiene cosas más calientes.
@silverrahul, su refrigerador no emite mágicamente la misma cantidad de calor, independientemente de lo que se le ponga. Si su refrigerador enfría más de su contenido, producirá más calor. Además, el agua del grifo es generalmente más fría que la temperatura del aire, ya que generalmente está bajo tierra, lo que fluctúa menos en temperatura.
@alessandro Quise decir que mi refrigerador siempre tiene botellas de agua refrigerada. ¿Importa si uso esa agua refrigerada en el enfriador o la dejo dentro del refrigerador, en términos de lo que hace el refrigerador?
@silverrahul si coloca las botellas de temperatura del grifo en el refrigerador por la noche, o cuando no le importa si su casa está un poco más caliente, entonces no importará. Como dice Kat, el refrigerador solo emite más calor mientras está trabajando para enfriar algo.
@Kat Quise decir que mi refrigerador siempre tiene botellas de agua refrigerada. No es el caso que iría a poner agua del grifo en el refrigerador solo para enfriarla y usarla en el refrigerador. Mi refrigerador siempre tiene agua refrigerada, ya sea que la use o no para el enfriador. "_Además, el agua del grifo es generalmente más fría que....... " No estoy seguro de dónde leíste sobre el agua del grifo. Parece haber comenzado por algo en los comentarios. Mi pregunta nunca menciona el agua del grifo. Dije agua a temperatura ambiente.
@alessandro Sí, como dije, el efecto de calentamiento del refrigerador no importa en este caso. Lo único que se puede comparar es el efecto de enfriamiento de usar agua a temperatura ambiente en el enfriador versus agua refrigerada en el enfriador. Por lo tanto, dije que asumiera que el refrigerador está en otra casa.

Ha intuido dos posibles mecanismos de compensación relevantes (de los cuales ninguno, uno o ambos pueden ser insignificantes): el agua más fría necesita más energía para calentarse y el agua más fría se evapora más lentamente.

Como una primera aproximación al problema, supongamos que el agua se evapora a su temperatura de suministro bien definida y que la tasa de evaporación del agua es esencialmente la misma a ambas temperaturas. Esta es una buena aproximación si el agua se evapora rápidamente bajo la convección forzada de aire caliente y seco, una descripción bastante buena de un enfriador de pantano alimentado por un flujo de agua (a temperatura ambiente o fría). Aquí, la diferencia en el potencial químico del agua (esencialmente, la concentración) entre el agua líquida y el aire seco junto con un área de superficie relativa muy alta provoca una evaporación rápida y la temperatura del agua no tiene tiempo para equilibrarse a temperatura ambiente.

La entalpía de vaporización (también llamada calor de vaporización ) refleja la cantidad de "calor" necesaria para lograr la evaporación, correspondiente al efecto de enfriamiento aplicado al entorno. La cantidad refleja la evaporación/vaporización a la temperatura dada, de agua líquida a agua gaseosa. No requiere ebullición.

El parámetro expresado aquí es la entalpía específica (es decir, por unidad de masa). Si el agua en ambos casos de temperatura se alimenta a una tasa constante y se evapora rápidamente, entonces la entalpía por masa puede actuar como un sustituto de la entalpía por tiempo, brindándonos una tasa de potencia de enfriamiento efectiva. Intente comparar la velocidad a la que necesita reponer el agua. Si la tasa no es más baja para el agua más fría, entonces la suposición anterior es válida y la entalpía específica se traduce fácilmente en una potencia de enfriamiento. Si las tasas son diferentes, entonces la entalpía específica debe ajustarse de acuerdo con la tasa de masa para obtener nuevamente una potencia de enfriamiento.

La pendiente relativa alrededor de 0°C a 50°C es claramente leve. Podemos estimar la pendiente a partir de la diferencia entre la capacidad calorífica del agua líquida y el vapor, aproximadamente 4.2 k j k gramo k y 1.9 k j k gramo k , o sobre 2.3 k j k gramo k . Entonces, al cambiar de agua a 40 °C a 10 °C, por ejemplo, aumentaría el efecto de enfriamiento en aproximadamente 70 k j k gramo k , una mejora de alrededor del 3%. Dicho de otra manera, la energía que se necesita para calentar o enfriar un kilogramo de agua líquida es generalmente mucho menor que su calor latente (el calor requerido para vaporizarla) de miles de kilojulios. Esto explicaría la diferencia que experimentó como esencialmente imperceptible.

Alternativamente, puede darse el caso de que esté proporcionando una tina grande de agua que se evapora lentamente. Tenga en cuenta que el agua lejos de la temperatura ambiente tenderá a equilibrarse hacia la temperatura ambiente, minimizando la influencia de la temperatura original (mientras que también proporciona un mecanismo separado de enfriamiento). Esto también contribuiría a que la diferencia para diferentes temperaturas sea imperceptible. En cualquier caso, el problema acoplado de transferencia de masa y calor se vuelve más complejo, ya que es posible que deba considerar el área expuesta, la distribución de temperatura dentro del recipiente de agua y las condiciones de contorno que median la transferencia de calor y masa. (En otras palabras, el proceso cinético de evaporación depende de más parámetros que el balance de energía termodinámica). ¿Tienes esta información? Es posible que desee migrar al sitio de Engineering Stack Exchange,

Entonces, aunque el efecto es minúsculo, ¿está diciendo que el efecto neto será que, en teoría, el agua más fría proporcionará un mejor efecto de enfriamiento? Pensé que, dado que el agua más caliente necesita menos calor del aire para evaporarse, sería mejor, ya que puede evaporarse más fácilmente. Pero parece sugerir precisamente lo contrario, que dado que el aire más frío necesita más calor para evaporarse, es mejor. Además, no está tomando en cuenta el tiempo, es decir, es una diferencia entre qué tan rápido, por ejemplo, el agua a 10 °C absorbe Q kJ, frente a qué tan rápido el agua a 35 °C absorbe Q kJ. Porque eso importa en este caso.
Además, ¿cómo se compara con la rapidez con que el agua absorbe Q kj durante la fase de calor latente?
De hecho, estaba pensando en esto, y no creo que importe cuánto calor puede absorber el agua antes de evaporarse. Debido a cómo funciona el enfriador, lo que importa es qué tan rápido puede absorber calor el agua. Entonces, el gráfico del calor de vaporización parece irrelevante. Necesito saber qué tan rápido absorberá el agua el calor en cada una de las temperaturas. ¿Puedes encontrar datos, gráficos, etc. con respecto a eso?
" Si el agua............se evapora rápidamente " Esta suposición es el quid de mi pregunta. Si el agua se evapora rápidamente en ambos casos, entonces es obvio, obviamente, el agua más fría absorberá más calor. Y estoy de acuerdo, los otros factores y consideraciones de ingeniería también son un problema. Supongo que mi pregunta es más sobre la física del enfriamiento. En otras palabras, con aire soplando a través de ellos, ¿el agua a 10 grados absorbería el calor más rápido que el agua a 30 grados? poniéndolo también en esos términos, la respuesta parece un simple sí. ¿Es de hecho sí, para esta pregunta teórica específica?
¿Hay algo especial en el "punto de evaporación" donde absorbe el calor más rápido que cuando está a 10 o 30 grados?
Además, otra pregunta tonta. El gráfico que usaste es sobre la entalpía de vaporización. ¿Es la vaporización diferente de la "evaporación" en este contexto? Esa trama trata sobre (corríjanme si me equivoco), el calor que absorberá para elevar gradualmente su temperatura a cierta temperatura (¿punto de ebullición?) y luego vaporizarse. Pero, en el enfriador evaporativo, el agua definitivamente no absorbe calor, hasta que alcanza esa temperatura alta para vaporizarse. Aquí, el agua se está "evaporando" a baja temperatura, ¿verdad?
" Esta es una buena aproximación si el agua se evapora rápidamente bajo la convección forzada de aire caliente y seco " ¿ES esta una buena aproximación? Como dije, si el aire frío se evapora rápidamente o no es el punto de discusión de mi pregunta. Estoy de acuerdo con la suposición de que el agua a temperatura ambiente se evapora rápidamente, porque para eso está diseñada la máquina. Con agua fría, no estoy tan seguro
" El agua más fría requiere más energía para calentarse, y el agua más fría se evapora más lentamente " No creo que nos preocupe cuál requiere más/menos energía para calentarse, o cuál se evapora más lento/más rápido per se. Lo que necesitamos es que absorba el calor más rápido. El agua más fría podría evaporarse más lentamente, pero podría estar absorbiendo calor más rápido, es decir, calor por unidad de tiempo, ¿verdad? " La cantidad refleja la evaporación/vaporización a la temperatura dada, de agua líquida a agua gaseosa. No requiere ebullición. " Bueno, pero no estoy seguro si refleja la absorción por unidad de tiempo de este calor.
" Si el agua en ambos casos de temperatura se alimenta a una tasa constante y se evapora rápidamente, entonces la entalpía por masa puede actuar como sustituto de la entalpía por tiempo, dándonos una tasa de potencia de enfriamiento efectiva. " No creo que podamos puede asumir válidamente que el agua en ambos casos se evapora rápidamente. Eso es parte de lo que se está investigando. Si pudiéramos suponer que , entonces es un caso abierto y cerrado, y la pregunta es completamente trivial.
Pero seguramente debe haber algún tipo de investigación realizada sobre la entalpía por tiempo como la que mostraste sobre la entalpía por masa. No tengo el conocimiento para esto, pero ¿hay algún tipo de concepto similar en termodinámica? ¿Me resulta difícil creer que los científicos todos estos años no hayan pensado en la entalpía por tiempo?
" Intente comparar la velocidad a la que necesita reponer el agua. Si la velocidad no es más baja para el agua más fría, entonces la suposición anterior es válida y la entalpía específica se traduce fácilmente en una potencia de enfriamiento. " " Esta es una sugerencia muy inteligente . , pero el enfriador tendría que funcionar durante varias horas seguidas para obtener una medición perceptible de la diferencia en el consumo de agua. Tengo acceso a él como máximo de 20 a 30 minutos por día. No hay forma de hacer que ningún control sea discernible. medición de la diferencia de consumo de agua para los 2 casos.
¿Agregar agua fría a los enfriadores de aire por evaporación realmente produce aire más frío?
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