在一些农村地区建造的沼气池,通过将农村大量的秸秆、人畜粪便发酵

内能与热机 已结 1 489
初中问题
初中问题 2020-12-27 07:19

在一些农村地区建造的沼气池,通过将农村大量的秸秆、人畜粪便发酵来获取沼气,利用沼气来烧火做饭,点灯照明。沼气池的应用,不仅使上述资源得以更好的利用,同时也给生活带来了诸多便利,使环境得以改善。这是一个一举多得的惠民工程。图 9 示为一农户的水压式沼气池的剖面简图。

image.png

说明:1.沼气池 2.水压池 3.进料口 4.密封盖  5.输气管  6.贮气室  7.沼气压力显示器 8.总阀门  9U 形管压强计(里面装有染成红色的水)  l0.出料口盖板(不密封水压池, 水压池仍与外面大气相通) 11.阀门

已知该农户家燃气灶的相关技术数据如下:

 

使用燃料

液化石油气

天然气

人工煤气

人工沼气

灶前压强(kPa)

2.8

2.0

1.0

0.5

 

 

额定热流量(kW)

 

普通炉

左:3.6

 

 

组合炉

左:3.6

右:4.0

 

右:3.6

单炉

4.0

g=10 Nkg,水的比热容 c =4.2×l03J(kg·℃)

1).根据图 9 所示,通过计算说明,该农户此时能否使用这个沼气池中的沼气来正常烧火做饭?

2).有一天,该农户发现,沼气压强小于燃气灶的要求。为了能尽快利用沼气生火做饭, 从物理学的角度看,可采取哪些措施?

3).若该农户所用的燃气灶是普通炉,通常情况下,普通炉中的右炉多带带正常工作时,将一壶质量为 2.5 kg、温度为 20℃的水烧开,耗时约 10 min。试估算右炉烧水的效率。

4).请你就如何提高燃气灶的效率问题谈淡你的设想。


1条回答
  •  洪老师
    洪老师 (楼主)
    2020-12-28 12:55

    解析:

    (1)灶前沼气压强

    p=ρgh

    =1.0×103kg/m3×10N/kg×0.06m

    =600Pa=0.6kPa,

    因为p<1.5kPa,

    所以此时不可以使用这个沼气池中的沼气来正常烧火做饭.

    (2)可采取的措施有:通过进料口向沼气池中加水、加料或向水压池中加水等.如果通过进料口向沼气池中加适量的热水,则效果更佳.

    (3)一般说来,燃气灶正常工作时,燃气的燃烧是很充分的,我们可以视为燃气完全燃烧;再把当时的大气压看作是1标准大气压.

    燃气灶所放出的热量:

    Q=Pt=4.0×103W×10×60s

    =2.4×106J,

    水吸收的热量:

    Q=cm△t

    =4.2×103J/(kg•℃)×2.5kg×(100℃-20℃)

    =8.4×105J,

    右炉烧水的效率:

    η=×100%

    =×100%

    =35%.

    (4)适当选用额定热流量较大的炉具以缩短加热时间,从而缩短向环境散热的时间,以减少热损失;及时清除水壶底部的水垢,以加快热传递;烧水时,水壶最好加盖.

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