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空气能热水器
空气能热水器(如图甲)主要向空气要热能,具有太阳能热水器节能、环保、安全的优点,又解决了太阳能热水器依靠阳光采热和安装不便的问题。由于空气能热水器通过介质交换热量进行加热,不需要电加热元件与水接触,没有电热水器漏电的危险,也消除了燃气热水器中毒和爆炸的隐患,更没有燃油热水器排放废气造成的空气污染。空气能热水器最大的优点是“节能”。拿具体数据来说:30℃温差热水价格分别为:电热水器1.54分钱/升热水(电价0.42元/度);燃气热水器1分钱/升热水(气2元/立方米);热泵热水器是通过大量获取空气中免费热能,消耗的电能仅仅是压缩机用来搬运空气能源所用的能量,因此热效率高达380%-600%,制造相同的热水量,热泵热水器的使用成本只有电热水器的1/4,燃气热水器的1/3。空气能热水器有一个很重要的指标是能效比,它是指水箱中的水吸收的热能(Q)与压缩机等电器消耗的电能(W)的比值。能效比越高,说明热水器的制热效果越好。
空气能热水器是按照“逆卡诺”原理工作的,具体来说,就是“室外机”作为热交换器从室外空气吸热,加热低沸点工质(冷媒)并使其蒸发,冷媒蒸汽经由压缩机压缩升温进入水箱,将热量释放至其中的水并冷凝液化,随后节流降压降温回到室外的热交换器进入下一个循环。简单来说是吸收空气中的热量来加热水,被吸收热量的空气也可被运用到厨房,解决闷热问题。
某品牌两种型号空气能热水器的测定参数如下表(在环境温度20℃,进水温度20℃时测定):
型号 | 额定最高出水温度(℃) | 输入功率(kW) | 电源 | 热水产率(L/h)(Δt=35℃) | 环境温度(℃) |
A | 55/60 | 1.2 | 220V/50Hz | 120 | -10~50 |
B | 1.4 | 150 |
请回答下列问题:
(1)空气能热水器中的冷媒蒸汽被压缩机压缩升温进入________(选填“蒸发器””或“冷凝器”)将热量释放至水箱的水中,使水的温度升高;
(2)冷媒蒸汽在循环过程中,其内能的增加的方式是________;
A.只有做功 B.只有热传递
C.既有做功,又有热传递 D.既不是做功,又不是热传递
(3)查表推算,B型热水器工作1h,使水箱中水获得能量是________J;[水的比热容]
(4)查表推算,A型热水器的能效比为________;(结算结果取整数)
(5)若B型热水器能效比与A型热水器相同,而出水温度只要求达到45℃,则它工作1h能产热水________L。
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太阳能热水器
太阳能热水器利用太阳能把水从低温加热到高温,以满足人们日常生活需要,它具有安全、节能、环保等优点.
如图所示,太阳能热水器主要由两部分组成:一部分是由许多根玻璃吸热管组成的集热器,每根玻璃吸热管由双层玻璃管组成,双层玻璃管之间是真空.如图所示是玻璃吸热管的工作原理图,它的结构与保温瓶的玻璃内胆相似,只是在玻璃吸热管的内表面涂了一层黑色的吸热材料;另一部分是保温储水箱,保温储水箱下部与玻璃吸热管相通.
玻璃吸热管的工作原理如图所示:当太阳光入射到黑色的吸热层上时,黑色吸热层能把太阳能更有效地转化为热能,将管内的水加热.向光一侧的水被加热后体积增大、密度变小而向上运动;背光一侧的水由于温度较低、密度较大而向下运动,形成冷热水循环,最终整箱水都升高到一定的温度.玻璃吸热管具有吸热保温作用.
请回答以下问题:
(1)玻璃吸热管内向光一侧的水吸热后体积增大、密度变小,所受到的浮力______重力.
(2)能否将黑色的吸热材料涂在玻璃吸热管的外表面?简单说明理由.________________.
(3)将质量为100kg的初温为20℃的水加热到60℃,求这些水需要吸收多少热量_____?[水的比热容是4.2×103J/(kg•℃)]
(4)某品牌太阳能热水器集热器面积为S=2m2,热效率为η=40%(即热水器能将照射到玻璃吸热管上的太阳能的40%转化为水的热能),该地点太阳能辐射到地面的平均功率为P=1.4×103W/m2(即平均每平方米每秒种太阳能辐射能为1.4×103J).在第(3)小题中水吸收的热量由该热水器提供,求需要加热多少小时____?
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