题目
阅读短文，回答问题。 空气能热水器工作原理如图甲所示。蒸发器从室外空气吸热，加热低沸点氟介质并使其汽化，氟介质蒸汽由压缩机压缩升温后，进入冷凝器液化释放热量传递给水箱中的冷水，随后经过“节流降温过滤降压”回到室外的蒸发器开始下一个循环。空气能热水器具有高效节能的特点，它工作时，氟介质在蒸发器中吸收热空气的能量 Q A；压缩机消耗电能 W转化为机械能，再由机械能转化为內能，最终氟介质在冷凝器中释放给冷水的热量 Q B＝ Q A+ W通常我们用“能效比”(即放出的热量与消耗的电能的比值)来反映空气能热水器的节能性能。某款空气能热水器，它的部分技术参数如下表。 每秒制热量Q/J 3000 电源规格U/V 220 每秒消耗电能W/J 800 水箱容积V/L 200 适用环境温度范围﹣7﹣43 (1)在空气能热水器中，是通过______(选填“加压”或“降温”)方法使氟介质液化的，这款空气能热水器正常工作时的能效比为______； (2)氟介质经膨胀阀减压后，它的沸点所在温度范围可能是______； A．低于﹣7 B．﹣7 ～43 C．高于43 D．高于50 (3)正常使用时，将一箱15 的冷水加热到55 ，消耗的电能为______J，若水吸收的热量由天然气来提供，需要完全燃烧______天然气( ，天然气的热值为8.4×10 7J/m 3)； (4)在如图乙所示的冲程中，压缩机气缸内实现了把______能转化为______能； (5)压缩机活塞上下移动的距离是16cm，横截面积是50cm 2，工作时，活塞压缩氟介质的压强约为2.5×10 5Pa，则活塞压缩一次氟介质做的功为______J；若系统正常工作消耗的电能有90%转化为压缩氟介质的能量，则每分钟压缩氟介质的次数是______，压缩机曲轴的转速是______r/min。
阅读短文，回答问题。
空气能热水器工作原理如图甲所示。蒸发器从室外空气吸热，加热低沸点氟介质并使其汽化，氟介质蒸汽由压缩机压缩升温后，进入冷凝器液化释放热量传递给水箱中的冷水，随后经过“节流降温过滤降压”回到室外的蒸发器开始下一个循环。空气能热水器具有高效节能的特点，它工作时，氟介质在蒸发器中吸收热空气的能量 Q A；压缩机消耗电能 W转化为机械能，再由机械能转化为內能，最终氟介质在冷凝器中释放给冷水的热量 Q B＝ Q A+ W通常我们用“能效比”(即放出的热量与消耗的电能的比值)来反映空气能热水器的节能性能。某款空气能热水器，它的部分技术参数如下表。
(1)在空气能热水器中，是通过______(选填“加压”或“降温”)方法使氟介质液化的，这款空气能热水器正常工作时的能效比为______；
(2)氟介质经膨胀阀减压后，它的沸点所在温度范围可能是______；
A．低于﹣7
B．﹣7
～43
C．高于43 D．高于50
(3)正常使用时，将一箱15的冷水加热到55
，消耗的电能为______J，若水吸收的热量由天然气来提供，需要完全燃烧______天然气(
，天然气的热值为8.4×10
7J/m
3)；
(4)在如图乙所示的冲程中，压缩机气缸内实现了把______能转化为______能；
(5)压缩机活塞上下移动的距离是16cm，横截面积是50cm 2，工作时，活塞压缩氟介质的压强约为2.5×10 5Pa，则活塞压缩一次氟介质做的功为______J；若系统正常工作消耗的电能有90%转化为压缩氟介质的能量，则每分钟压缩氟介质的次数是______，压缩机曲轴的转速是______r/min。
空气能热水器工作原理如图甲所示。蒸发器从室外空气吸热，加热低沸点氟介质并使其汽化，氟介质蒸汽由压缩机压缩升温后，进入冷凝器液化释放热量传递给水箱中的冷水，随后经过“节流降温过滤降压”回到室外的蒸发器开始下一个循环。空气能热水器具有高效节能的特点，它工作时，氟介质在蒸发器中吸收热空气的能量 Q A；压缩机消耗电能 W转化为机械能，再由机械能转化为內能，最终氟介质在冷凝器中释放给冷水的热量 Q B＝ Q A+ W通常我们用“能效比”(即放出的热量与消耗的电能的比值)来反映空气能热水器的节能性能。某款空气能热水器，它的部分技术参数如下表。
| 每秒制热量Q/J |
3000 |
电源规格U/V |
220 |
| 每秒消耗电能W/J |
800 |
水箱容积V/L |
200 |
| 适用环境温度范围﹣7﹣43 |
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(1)在空气能热水器中，是通过______(选填“加压”或“降温”)方法使氟介质液化的，这款空气能热水器正常工作时的能效比为______；
(2)氟介质经膨胀阀减压后，它的沸点所在温度范围可能是______；
A．低于﹣7
B．﹣7
～43
C．高于43
D．高于50
(3)正常使用时，将一箱15
的冷水加热到55
，消耗的电能为______J，若水吸收的热量由天然气来提供，需要完全燃烧______天然气(
，天然气的热值为8.4×10
7J/m
3)；
(4)在如图乙所示的冲程中，压缩机气缸内实现了把______能转化为______能；
(5)压缩机活塞上下移动的距离是16cm，横截面积是50cm 2，工作时，活塞压缩氟介质的压强约为2.5×10 5Pa，则活塞压缩一次氟介质做的功为______J；若系统正常工作消耗的电能有90%转化为压缩氟介质的能量，则每分钟压缩氟介质的次数是______，压缩机曲轴的转速是______r/min。
题目解答
答案
降温 3.75 B 8.96
0.4m3 机械 内 200 216 216
0.4m3 机械 内 200 216 216解析
步骤 1：确定氟介质液化的方法
空气能热水器中，氟介质在冷凝器中液化，这是通过加压的方法实现的。因为氟介质在冷凝器中释放热量，温度升高，需要加压才能使其液化。
步骤 2：计算能效比
能效比是放出的热量与消耗的电能的比值。根据题目，每秒制热量Q为3000J，每秒消耗电能W为800J，所以能效比为Q/W=3000/800=3.75。
步骤 3：确定氟介质沸点范围
氟介质经膨胀阀减压后，其沸点会降低。由于适用环境温度范围是-7到43，所以氟介质的沸点范围应该是低于-7。
步骤 4：计算加热冷水消耗的电能
水箱容积为200L，水的密度为1kg/L，所以水的质量为200kg。水的比热容为4.2×10^3J/(kg·℃)，水温从15℃加热到55℃，温度变化为40℃。所以水吸收的热量为Q=mcΔt=200×4.2×10^3×40=3.36×10^7J。能效比为3.75，所以消耗的电能为W=Q/3.75=3.36×10^7/3.75=8.96×10^6J。
步骤 5：计算需要燃烧的天然气量
水吸收的热量为3.36×10^7J，天然气的热值为8.4×10^7J/m^3，所以需要燃烧的天然气量为V=Q/q=3.36×10^7/8.4×10^7=0.4m^3。
步骤 6：确定压缩机气缸内能量转化
在压缩机气缸内，活塞压缩氟介质，将机械能转化为内能。
步骤 7：计算活塞压缩一次氟介质做的功
活塞上下移动的距离为16cm，横截面积为50cm^2，工作时，活塞压缩氟介质的压强约为2.5×10^5Pa。所以活塞压缩一次氟介质做的功为W=Fs=ps×s=2.5×10^5×50×10^-4×16×10^-2=200J。
步骤 8：计算每分钟压缩氟介质的次数
系统正常工作消耗的电能有90%转化为压缩氟介质的能量，所以每秒压缩氟介质的能量为W'=0.9×800=720J。每分钟压缩氟介质的次数为n=W'/W=720×60/200=216。
步骤 9：计算压缩机曲轴的转速
压缩机曲轴的转速为每分钟压缩氟介质的次数，即216r/min。
空气能热水器中，氟介质在冷凝器中液化，这是通过加压的方法实现的。因为氟介质在冷凝器中释放热量，温度升高，需要加压才能使其液化。
步骤 2：计算能效比
能效比是放出的热量与消耗的电能的比值。根据题目，每秒制热量Q为3000J，每秒消耗电能W为800J，所以能效比为Q/W=3000/800=3.75。
步骤 3：确定氟介质沸点范围
氟介质经膨胀阀减压后，其沸点会降低。由于适用环境温度范围是-7到43，所以氟介质的沸点范围应该是低于-7。
步骤 4：计算加热冷水消耗的电能
水箱容积为200L，水的密度为1kg/L，所以水的质量为200kg。水的比热容为4.2×10^3J/(kg·℃)，水温从15℃加热到55℃，温度变化为40℃。所以水吸收的热量为Q=mcΔt=200×4.2×10^3×40=3.36×10^7J。能效比为3.75，所以消耗的电能为W=Q/3.75=3.36×10^7/3.75=8.96×10^6J。
步骤 5：计算需要燃烧的天然气量
水吸收的热量为3.36×10^7J，天然气的热值为8.4×10^7J/m^3，所以需要燃烧的天然气量为V=Q/q=3.36×10^7/8.4×10^7=0.4m^3。
步骤 6：确定压缩机气缸内能量转化
在压缩机气缸内，活塞压缩氟介质，将机械能转化为内能。
步骤 7：计算活塞压缩一次氟介质做的功
活塞上下移动的距离为16cm，横截面积为50cm^2，工作时，活塞压缩氟介质的压强约为2.5×10^5Pa。所以活塞压缩一次氟介质做的功为W=Fs=ps×s=2.5×10^5×50×10^-4×16×10^-2=200J。
步骤 8：计算每分钟压缩氟介质的次数
系统正常工作消耗的电能有90%转化为压缩氟介质的能量，所以每秒压缩氟介质的能量为W'=0.9×800=720J。每分钟压缩氟介质的次数为n=W'/W=720×60/200=216。
步骤 9：计算压缩机曲轴的转速
压缩机曲轴的转速为每分钟压缩氟介质的次数，即216r/min。