5.有一種變頻空調(diào),利用“冷媒”這種物質(zhì)的物態(tài)變化可以實現(xiàn)室內(nèi)、外熱量的轉(zhuǎn)移.如圖所示是此類變頻空調(diào)機(jī)制冷系統(tǒng)的原理圖,其中壓縮機(jī)的作用是對氣態(tài)“冷媒”加壓,并使“冷媒”在銅管內(nèi)循環(huán).已知壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速越大,“冷媒”的流量越大,空調(diào)機(jī)的制冷能力就越強(qiáng).
壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速由供電頻率決定,變頻空調(diào)機(jī)通過變頻器在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)供電頻率,從而改變壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速,達(dá)到控制“冷媒”使溫度快速降至設(shè)定溫度后,壓縮機(jī)隨即處于低速持續(xù)運轉(zhuǎn)狀態(tài),維持室溫基本不變.
表一:表示該型號變頻空調(diào)機(jī)部分參數(shù)之間的對應(yīng)關(guān)系,其中:制冷量是指每秒種空調(diào)機(jī)向制冷空間吸收熱量的總和;能效比是空調(diào)機(jī)在額定狀態(tài)工作時,制冷量與輸入功率之比.
表一:
最小額定最大
輸入功率/W1307001400
制冷量/W650----3600
能效比----3.80----
表二:表示某型號變頻空調(diào)機(jī)的“冷媒”流量與變頻器供電頻率之間的對應(yīng)關(guān)系. 
頻率f/Hz30507090110130
流量Q/kgh-13872106140174208
(1)該空調(diào)在額定狀態(tài)下制冷工作15min,可以使266kg的空氣溫度下降9℃?【空氣的比熱容c=1.0×103J/(kg•℃)】
(2)根據(jù)表二中的數(shù)據(jù)分析,流量Q與頻率f的關(guān)系式為Q=1.7kg/(h•Hz)×f-13kg/h
(3)當(dāng)變頻器供電頻率為80Hz時,求:銅管B中“冷媒”流速為2.5km/h?(氣態(tài)“冷媒”密度為1.23kg/m3,液態(tài)“冷媒”密度為1.23×103kg/m3,銅管內(nèi)橫截面積為0.4cm2.).

分析 (1)根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知,該空調(diào)在額定狀態(tài)下制冷時的輸入功率和能效比可求制冷量,根據(jù)制冷量可求15min內(nèi)空調(diào)機(jī)向制冷空間吸收的熱量,即為制冷空間放出的熱量,根據(jù)Q=cm△t求出266kg空氣下降的溫度;
(2)由表二可知,變頻器供電頻率每增加20Hz,“冷媒”流量增加34kg/h,兩者成一次函數(shù),設(shè)出表達(dá)式,然后任取兩組數(shù)據(jù)代入得出答案;
(3)根據(jù)(2)的表達(dá)式求出變頻器供電頻率為80Hz時銅管B中“冷媒”流量,據(jù)此可知每小時冷媒的質(zhì)量,由圖可知銅管B中冷媒是液體的,根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$求出冷媒的體積,又知道銅管內(nèi)橫截面積,根據(jù)V=LS求出液體通過的距離,然后得出答案.

解答 解:(1)由表格數(shù)據(jù)可知,該空調(diào)在額定狀態(tài)下制冷時,輸入功率為700W,能效比為3.80,
因能效比是空調(diào)機(jī)在額定狀態(tài)工作時,制冷量與輸入功率之比,
所以,制冷量:
P制冷量=700W×3.80=2660W,
則15min內(nèi)空調(diào)機(jī)向制冷空間吸收的熱量:
Q=P制冷量t=2660W×15×60s=2.394×106J,
所以,制冷空間放出的熱量:
Q=Q=2.394×106J,
由Q=cm△t可得,266kg空氣下降的溫度:
△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,變頻器供電頻率每增加20Hz,“冷媒”流量增加34kg/h,兩者成一次函數(shù),
設(shè)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與頻率f的關(guān)系式Q=1.7kg/(h•Hz)×f-13kg/h;
(3)當(dāng)變頻器供電頻率為80Hz時,銅管B中“冷媒”的流量:
Q=1.7kg/(h•Hz)×80Hz-13kg/h=123kg/h,
每小時通過冷媒的質(zhì)量m′=123kg,
由ρ=$\frac{m}{V}$可得,通過冷媒的體積:
V=$\frac{m′}{{ρ}_{液}}$=$\frac{123kg}{1.23×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=0.1m3
由V=SL可得,冷媒通過的距離:
L=$\frac{V}{S}$=$\frac{0.1{m}^{3}}{0.4×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=2.5×103m=2.5km,
則銅管B中“冷媒”流速為2.5km/h.
故答案為:(1)9;(2)Q=1.7kg/(h•Hz)×f-13kg/h;(3)2.5.

點評 本題考查了電功公式和放熱公式、密度公式、體積公式的應(yīng)用等,明白能效比和流量的含義以及從表格中獲取有用的信息是關(guān)鍵.

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