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空气能热水器

空气能热水器(如图24甲)是吸收空气的热能来制造热水的装置。其耗能约为电热水器的四分之一。空气能属于可再生的新能源,拥有先天的节能环保的优势。

图24乙是空气能热水器的工作原理示意图,它主要由储水箱、毛细管、蒸发器、压缩机、冷凝器等部件组成。制冷剂在毛细管、蒸发器、压缩机、冷凝器之间循环过程与我们所熟悉的电冰箱的制冷循环过程相同,其工作过程如下:

A.液态制冷剂经过一段很细的毛细管缓慢地进入蒸发器,在蒸发器迅速汽化,并从空气中吸收热能。

B.制冷剂汽化生成的蒸气被压缩机压缩后变成高温高压的蒸气进入冷凝器。

C.在冷凝器中,高温高压的蒸气将热能传递给冷水并发生液化。

制冷剂依此不断循环流动,使水的温度不断上升。

空气能热水器有一个很重要的指标是能效比,它是指水箱中的水吸收的热能(Q)与压缩机等电器消耗的电能(W)的比值。能效比越高,说明热水器的制热效果越好。

请回答下列问题:

(1)制冷剂在 中汽化,在 中液化。

(2)制冷剂在工作循环过程中,将 中的热能不断地“搬运”至 中。

(3)某品牌空气能热水器正常工作时的参数如下:

从表格中的数据可知,该空气能热水器正常工作1h可产生的热水的体积为 L。[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃);水的密度为1.0×103kg/m3]



(1)蒸发器;压缩机;(2)空气;水;(3)68

解析:根据能效比3.4可知,空气能热水器正常工作1h水箱中的水吸收的热能(Q)=3.4×Pt=3.4×0.84×103×3600J=102.8×103J。

由Q=cm△t解得空气能热水器正常工作1h可产生的热水的质量m=68kg

由ρ=m/V解得空气能热水器正常工作1h可产生的热水的体积为V=68L。

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(2009全国初中应用物理知识竞赛题)在一些农村地区建造的沼气池,通过将农村大量的秸秆、人畜粪便发酵来获取沼气,利用沼气来烧火做饭,点灯照明。沼气池的应用,不仅使上述资源得以更好的利用,同时也给生活带来了诸多便利,使环境得以改善。这是一个一举多得的惠民工程。图9所示为一农户的水压式沼气池的剖面简图。

说明:1.沼气池 2.水压池 3.进料口 4.密封盖 5.输气管 6.贮气室 7.沼气压力显示器 8.总阀门 9.U形管压强计(里面装有染成红色的水) l0.出料口盖板(不密封水压池,水压池仍与外面大气相通) 11.阀门

已知该农户家燃气灶的相关技术数据如下:

使用燃料

液化石油气

天然气

人工煤气

人工沼气

灶前压强(kPa)

2.8

2.0

1.0

0.5

额定热流量(kW)

普通炉

左:3.6

组合炉

左:3.6

右:4.0

右:3.6

单炉

4.0

g=10 N/kg,水的比热容c=4.2×l03J/(kg·℃)

(1).根据图9所示,通过计算说明,该农户此时能否使用这个沼气池中的沼气来正常烧火做饭?

(2).有一天,该农户发现,沼气压强小于燃气灶的要求。为了能尽快利用沼气生火做饭,从物理学的角度看,可采取哪些措施?

(3).若该农户所用的燃气灶是普通炉,通常情况下,普通炉中的右炉单独正常工作时,将一壶质量为2.5 kg、温度为20℃的水烧开,耗时约10 min。试估算右炉烧水的效率。

(4).请你就如何提高燃气灶的效率问题谈淡你的设想。

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