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5.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”使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.
表一:
最小额定最大
输入功率/W1307001400
制冷量/W650----3600
能效比----3.80----
表二: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. 
频率f/Hz30507090110130
流量Q/kgh-13872106140174208
(1)该空调在额定状态下制冷工作15min,可以使266kg的空气温度下降9℃?【空气的比热容c=1.0×103J/(kg•℃)】
(2)根据表二中的数据分析,流量Q与频率f的关系式为Q=1.7kg/(h•Hz)×f-13kg/h
(3)当变频器供电频率为80Hz时,求:铜管B中“冷媒”流速为2.5km/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.).

分析 (1)根据表格数据可知,该空调在额定状态下制冷时的输入功率和能效比可求制冷量,根据制冷量可求15min内空调机向制冷空间吸收的热量,即为制冷空间放出的热量,根据Q放=cm△t求出266kg空气下降的温度;
(2)由表二可知,变频器供电频率每增加20Hz,“冷媒”流量增加34kg/h,两者成一次函数,设出表达式,然后任取两组数据代入得出答案;
(3)根据(2)的表达式求出变频器供电频率为80Hz时铜管B中“冷媒”流量,据此可知每小时冷媒的质量,由图可知铜管B中冷媒是液体的,根据ρ=$\frac{m}{V}$求出冷媒的体积,又知道铜管内横截面积,根据V=LS求出液体通过的距离,然后得出答案.

解答 解:(1)由表格数据可知,该空调在额定状态下制冷时,输入功率为700W,能效比为3.80,
因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,
所以,制冷量:
P制冷量=700W×3.80=2660W,
则15min内空调机向制冷空间吸收的热量:
Q吸=P制冷量t=2660W×15×60s=2.394×106J,
所以,制冷空间放出的热量:
Q放=Q吸=2.394×106J,
由Q放=cm△t可得,266kg空气下降的温度:
△t=$\frac{{Q}_{放}}{cm}$=$\frac{2.394×1{0}^{6}J}{1.0×1{0}^{3}J/(kg•℃)×266kg}$=9℃;
(2)由表二可知,变频器供电频率每增加20Hz,“冷媒”流量增加34kg/h,两者成一次函数,
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/(h•Hz),b=-13kg/h,
流量Q与频率f的关系式Q=1.7kg/(h•Hz)×f-13kg/h;
(3)当变频器供电频率为80Hz时,铜管B中“冷媒”的流量:
Q=1.7kg/(h•Hz)×80Hz-13kg/h=123kg/h,
每小时通过冷媒的质量m′=123kg,
由ρ=$\frac{m}{V}$可得,通过冷媒的体积:
V=$\frac{m′}{{ρ}_{液}}$=$\frac{123kg}{1.23×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=0.1m3,
由V=SL可得,冷媒通过的距离:
L=$\frac{V}{S}$=$\frac{0.1{m}^{3}}{0.4×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=2.5×103m=2.5km,
则铜管B中“冷媒”流速为2.5km/h.
故答案为:(1)9;(2)Q=1.7kg/(h•Hz)×f-13kg/h;(3)2.5.

点评 本题考查了电功公式和放热公式、密度公式、体积公式的应用等,明白能效比和流量的含义以及从表格中获取有用的信息是关键.

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