题目内容
【题目】有一种变频空调，利用“冷媒”这种物质的物态变化可以实现室内、外热量的转移．如图所示是此类变频空调机制冷系统的原理图，其中压缩机的作用是对气态“冷媒”加压，并使“冷媒”在铜管内循环．已知压缩机的转速越大，“冷媒”的流量越大，空调机的制冷能力就越强．
压缩机的转速由供电频率决定，变频空调机通过变频器在一定范围内调节供电频率，从而改变压缩机的转速，达到控制“冷媒”内温度快速降至设定温度后，压缩机随即处于低速持续运转状态，维持室温基本不变．
表一：表示某型号变频空调机的“冷媒”流量与变频器供电频率之间的对应关系．
表二：表示该型号变频空调机部分参数之间的对应关系，其中：制冷量是指每秒种空调机向制冷空间吸收热量的总和；能效比是空调机在额定状态工作时，制冷量与输入功率之比．
（1）空调机制冷时，液态“冷媒”在蒸发器中 （填物态变化名称）成气态，此过程 （选填“吸收”或“放出”）热量．
（2）该空调在额定状态下制冷工作10min，可以使266kg的空气温度下降多少℃？【空气的比热容c=1.0×103J/（kg·℃）】
（3）夏天，上述空调机开始以最大功率制冷工作0.5h后，家中房间温度降至设定温度，随即空调机处于低速稳定运转状态，又工作了10h，全过程共耗电2.9kW·h．则后10h空调机的电流是多少A？
（4）当变频器供电频率为80Hz时，“冷媒”流量为 kg/h，铜管B中“冷媒”流速为 km/h．
（气态“冷媒”密度为1.23kg/m3，液态“冷媒”密度为1.23×103kg/m3，铜管内横截面积为0.4cm2．）
【答案】（1）汽化；吸收；
（2）该空调在额定状态下制冷工作10min，可以使266kg的空气温度下降6℃；
（3）后10h空调机的电流是1A；（4）123；2.5．
【解析】试题分析：（1）空调机制冷时，当液态“冷媒”由液态变为气态发生汽化时要吸收热量；
（2）该空调在额定状态下的输入功率P输入=700W，
由η=P制冷量/P输入可得，该空调的制冷量：P制冷量=P输入η=700W×3.8=2660W，
从空气中吸收的热量：Q=W=P制冷量t=2660W×60s×10=1.596×106J，
由Q=cm△t可得，空气下降的温度：△t=Q/cm=1.596×106J/1.0×103J/(kg℃)×266kg=6℃；
（3）开始0.5h消耗的电能：W1=P1t1 =1400×10-3kW×0.5h=0.7kWh，
后10h消耗的电能：W2 =W-W1=2.9kWh-0.7kWh=2.2kWh=7.92×106J，
后10h空调的电功率：P2 =W2/t2=7.92×106J/3600s×10=220W，
由P=UI可得，后10h空调机的电流：I=P2/U=220W/220V=1A；
（4）分析表格数据可知，供电频率每增大20Hz流量增加34kg/h，即Q与f的关系是
一次函数，设Q=kf+b，把f=30Hz、Q=38kg/h和f=50Hz、Q=72kg/h
代入可得：38kg/h=k×30Hz+b，72kg/h=k×50Hz+b，
解得：k=1.7kg/（hHz），b=-13kg/h，
则Q=1.7kg/（hHz）×f-13kg/h，
当变频器供电频率为80Hz时，“冷媒”流量：Q=1.7kg/（hHz）×80Hz-13kg/h=123kg/h；
每小时通过冷媒的质量m′=123kg，
由ρ=m/V可得，通过冷媒的体积：V=m′/ρ液=123kg/1.23×103kg/m3=0.1m3，
由V=SL可得，冷媒通过的距离：L=V/S=0.1m3/0.4×104m2=2.5×103m=2.5km，
则铜管B中“冷媒”流速为2.5km/h．
