Question

某工厂设计了两种淋浴器，一种是淋浴时电流直接对流动的水加热；另一种则是备有水箱，待水箱中的水加热至合适的温度后再供淋浴，按一般淋浴要求：淋浴器水流量约为10L/min，合适的水温约50℃，用水时间约为5min，加热前的水温按20℃考虑，一般家庭供电电路允许的最大电流为20A．请根据以上情况和要求完成：
（1）按淋浴器用水的流量为10L/min，每分钟用水多少kg？
（2）电加热器的效率为70%，他一次淋浴约消耗多少电能？
（3）通过具体的计算，结合数据分析论证哪一种淋浴器不适合一般家庭选用？

Answer 1

（1）淋浴器每分钟用水体积为：V=10L/min×1min=10L=10^-2m³
用水质量为：m=ρV=1×10³kg/m³×10^-2m³=10 kg
答：淋浴器每分钟用水质量为10kg．
（2）一次淋浴需要5min，水从20℃升高到50℃需要吸收的热量为：Q=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×10kg×5×（50℃-20℃）=6.3×10⁶J
因为电加热效率是70%，所以消耗的电能：W=

Q

η

=

6.3×106J

70%

=9×10⁶J
答：一次淋浴约消耗电能是9×10⁶J．
（3）若选用电流直接加热，按一次淋浴消耗电能约9×10⁶J，而每次淋浴时间5min则电路提供的电功率为：P=

W

t

=

9×106J

5×60s

=30000W=30kW
一般家庭不可能达到30kW电功率，所以电流直接加热型电热淋浴器不适合．