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.

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