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空调热水器
空调热水器,又名空气能热泵热水器.其工作原理示意图如图所示.工作过程中空调热水器通过一种工作媒质在蒸发器里迅速变成气态,在经过压缩机(消耗少量电能)将其压缩成高温高压的气体,然后在冷凝器中重新变成液态,达到给水加热的目的.空调热水器具有高效节能的特点,产生相同的热水量,比传统的电热水器和燃气热水器的能量更高.
热水产出率和能效比是衡量空调热水器性能的两个重要指标.热水产出率是指该热水器当进水温度为20℃,出水温度为50℃时,每小时可出热水的体积数,能效比是指加热过程中水吸收的热量与消耗电能的比值.下表为两种型号“空调热水器”在进水温度20℃时测定的部分参数.
(1)空调热水器工作时产生的热量___(大于/等于/小于)它所消耗的电能.
(2)下列关于空调热水器的判断中,正确的是___
A.工作媒质在冷凝器中不断吸热
B.空调热水器消耗的电能越少,其能效比越高
C.由于电流的热效应,热水吸收的热量一部分来自于电流产生的热量
D.压缩机通过做功的方式增加了工作媒质的内能
(3)A型热水器正常加热过程中,每小时流经冷凝器中的水吸收的热量为___J,其能效比为___.
(4)若B型热水器的能效比为4.2,则它的热水产出度为___L/h.

空调热水器
空调热水器,又名空气能热泵热水器.其工作原理示意图如图所示.工作过程中空调热水器通过一种工作媒质在蒸发器里迅速变成气态,在经过压缩机(消耗少量电能)将其压缩成高温高压的气体,然后在冷凝器中重新变成液态,达到给水加热的目的.空调热水器具有高效节能的特点,产生相同的热水量,比传统的电热水器和燃气热水器的能量更高.
热水产出率和能效比是衡量空调热水器性能的两个重要指标.热水产出率是指该热水器当进水温度为20℃,出水温度为50℃时,每小时可出热水的体积数,能效比是指加热过程中水吸收的热量与消耗电能的比值.下表为两种型号“空调热水器”在进水温度20℃时测定的部分参数.
型号 | A | B |
出水温度(℃) | 50 | |
额定功率(kW) | 1 | 2 |
额定电压(V) | 220 | |
热水产出率(L/h) | 100 | |
环境温度范围(℃) | -10~50 |
(2)下列关于空调热水器的判断中,正确的是___
A.工作媒质在冷凝器中不断吸热
B.空调热水器消耗的电能越少,其能效比越高
C.由于电流的热效应,热水吸收的热量一部分来自于电流产生的热量
D.压缩机通过做功的方式增加了工作媒质的内能
(3)A型热水器正常加热过程中,每小时流经冷凝器中的水吸收的热量为___J,其能效比为___.
(4)若B型热水器的能效比为4.2,则它的热水产出度为___L/h.

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答案和解析
(1)工作过程中空调热水器通过一种工作媒质经过压缩机(消耗少量电能)将其压缩成高温高压的气体,然后在冷凝器中重新变成液态,达到给水加热的目.由此可知工作时产生的热量大于它所消耗的电能;
(2)工作媒质在冷凝器中由气态变为液态,发生了液化,液化是放热过程,故A错误;
工作物质在冷凝器中重新变成液态,即液化放热,达到给水加热的目的,不是利用电流的热效应工作的,故C错误;
工作媒质在蒸发器中发生物态变化时不断吸热的,故C错误;
根据能效比定义可知,由于水吸收热量不确定,故其能效比没法确定,故B错误.
压缩机将工作物质压缩成高温高压的气体,压缩机在工作过程中利用做功方式改变了工作媒质的内能,故D正确;
(3)水吸收的热量为:
Q=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×1.0×103kg/m3×0.1m3×(50℃-20℃)=1.26×107J,
消耗电能:
W=Pt=1×103W×3600s=3.6×106J,
热水器的能效比:
η=
=
=3.5;
(4)根据能效比可知,B型热水器的能效比为:
η′=
可得:
Q′=η′W′即c水m水(t2-t1)=c水ρ水V′(t2-t1)=η′P2t,
B型热水器工作1h提供的热水体积为:
V′=
=
=0.24m3=240L.
故答案为:(1)大于;(2)D;(3)1.26×107;3.5;(4)240.
(1)工作过程中空调热水器通过一种工作媒质经过压缩机(消耗少量电能)将其压缩成高温高压的气体,然后在冷凝器中重新变成液态,达到给水加热的目.由此可知工作时产生的热量大于它所消耗的电能;
(2)工作媒质在冷凝器中由气态变为液态,发生了液化,液化是放热过程,故A错误;
工作物质在冷凝器中重新变成液态,即液化放热,达到给水加热的目的,不是利用电流的热效应工作的,故C错误;
工作媒质在蒸发器中发生物态变化时不断吸热的,故C错误;
根据能效比定义可知,由于水吸收热量不确定,故其能效比没法确定,故B错误.
压缩机将工作物质压缩成高温高压的气体,压缩机在工作过程中利用做功方式改变了工作媒质的内能,故D正确;
(3)水吸收的热量为:
Q=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×1.0×103kg/m3×0.1m3×(50℃-20℃)=1.26×107J,
消耗电能:
W=Pt=1×103W×3600s=3.6×106J,
热水器的能效比:
η=
Q |
W |
1.26×107J |
3.6×106J |
(4)根据能效比可知,B型热水器的能效比为:
η′=
Q′ |
W′ |
可得:
Q′=η′W′即c水m水(t2-t1)=c水ρ水V′(t2-t1)=η′P2t,
B型热水器工作1h提供的热水体积为:
V′=
η′P2t |
c水ρ水(t2-t1) |
=
4.2×2000W×3600s |
4.2×103J/(kg•℃)×1.0×103kg/m3×(50℃-20℃) |
=0.24m3=240L.
故答案为:(1)大于;(2)D;(3)1.26×107;3.5;(4)240.
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