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用中学物理知识分析“空调扇”

发表时间:2015-4-30  作者:admin  浏览次数:958  
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    炎热的夏天过去了,各种降温家电的宣传广告已偃旗息鼓,现在来谈“空调扇”似乎有点不合时宜。不过,笔者却认为如果在厂家宣传正热火朝天时,去迎头泼一盆冷水,似乎更不合时宜。现在反而可以更冷静、客观地分析一下,以免卷入商业大战之麻烦。
   “空调扇”的名称的确取得非常好,一听到“空调”二字,在炎热的夏季不由使人联想到空调机(不是空调扇)那凉风徐徐的舒适。尽管笔者从定性分析不相信其真能降温,但也经不起那诱人广告的诱惑,曾多次想买一台试试.反正花的银子也不多。当然最后还是理性占了上风,捂紧了本来就不多的钱口袋.没有机会去实践一下。按理没有实践就没有发言权.但还是想纸上谈兵说一下。
   据说“空调扇”有两种降温媒介。一是先把水放在冰箱里冷冻成冰,再将其放入“空调扇”,将空气冷却后吹出;另外就是加水.利用水汽化吸热的原理,自然也可以吹出冷风。两种方法看来似乎都有道理,但果真如此吗?
   对于先制冰再吹冷风.我想如果把冰箱放在室外的过道上,让冰箱后面(也有旁边)的散热器把热量搬到室外,倒的确可以降温。但如果冰箱不能放在室外,而其散发的热量又大于冰块降温吸收的热量,房间只能越来越热,这就像有的人骑自行车,用力推车把。想使车前行一样,是得不偿失的(至少是徒劳无益)。
    至于水蒸发降温.如果用中学的物理知识计算一下,问题就清楚了。
    我们先约定以下计算是在一个大气压下和气温在30℃时(当然各地海拔高度不同.且都不会在海平面上,但这不影响计算结果)。以下数据均按此条件举例。就不再赘述。我国夏季大部分地区七月份空气平均相对湿度在70%~80%。我们假设使用房间面积为25m2.层高3m,则房间容积为:25m2x3m=75m3。空气容重r=1.165k9/m3,房间空气的总质量为:
    1.165kg/m3x75m3=87.3k9。空气湿度为75%时,空气中水蒸汽的含量为0.0226kg/m3:湿度为100%(饱和)时,水蒸汽的含量为0.0301kg/m3。即当“空调扇”使水蒸发足够长一段时间后,房间内水蒸汽已达饱和,此时每立方米空气中增加的水蒸汽为:0.0301—0.0226=0.0075(k9/m3)。
    整个过程房间共增加水蒸汽重量为:00075kg/m3x75m3=0.5625kg
    在30℃和一个大气压下水的汽化热为539.6KcaUk9,汽化热共吸收热量为:539.6Kcal/kgx0.5625kg=303.525Kcal(注意这些热并没有排到室外,仍保留在房间空气中)。
    再看空调机。根据功能换算1马力小时=632.90kcal热。现今最差的空调能效比均已超过3(高的已达6以上),以一“匹”空调为例,其一小时制冷为:3x6329kcal/小时=1898.7kcal/小时,那么“空调扇”开到“顶”(即空气湿度已达饱和),相当于一“匹”空调开的时间为:303.525kcal/1898.7kcal/小时=0.1599小时,即:0.1599x60分=9.6分钟。
    用过空调的读者可以想象,在25m2的房间(不算小),一“匹”空调开9.6分钟的效果。
    其实问题还没有这么简单。空调机开后,随着房间温度的降低.其湿度也相对降低(空调机将房间里的水蒸汽冷凝后排到室外),正廷由于温度、湿度双降低,人才有“凉”和“爽”的感觉。
    再说“空调扇”.当房间湿度达到l00%时。水变蒸汽和蒸汽变水已达动态平衡,即过多的水蒸汽结露成水,同时把汽化热又释放回房间。此时人体的汗已经不能蒸发,温度又未降低(因为湿度l00%时空气含热量为23.8kcal/k9,而75%时含热量为20.95kcal/k9,热量还留在房间),如果你想象不出湿度为100%时的感觉,你可想象蒸笼里蒸的包子.那种环境你会感到舒服吗?受篇幅所限,就此搁笔,有兴趣的读者如果继续计算房间的真实温度,定会有更多体会。笔者仅从“纯理论”探讨,绝无抵毁某种产品的意思,不妥之处恳请指正。

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