3.
题图是安装在学校内的某种即热式节能饮水机的原理图。烧开的水很烫不能立即饮用,即热式节能饮水机中的热交换套管很好地解决了这一问题。它的奥秘在于将进水管与出水管贴在一起,利用进水管里的冷水给出水管中的开水降温,同时进水管中的冷水被预热后送到加热腔中用电加热器烧开。如图所示,当节能饮水机的出水流量为2.0L/min时,20℃的自来水经热交换套管后被预热成80℃的热水流进加热腔,同时有相同质量的100℃的开水从加热腔流进热交换套管,变成可供直接饮用的温开水流出。即热式节能饮水机喝水无需等待,即按即出,而且待机时零功耗,比传统饮水机要节能、省电,真正倡导了绿色环保饮水新概念。
(1)该饮水机的热交换套管是采用方式增大了自来水的内能,加热腔内发生的能量转化是电能转化为;
(2)可供直接饮用的温开水的温度是℃(不计热损失);
(3)每分钟节能饮水机流出水的质量为kg。每分钟进入加热腔的热水吸收的热量是J。若将电热器用一个热效率为50%的烧煤锅炉代替,则该锅炉每分钟至少需要燃烧kg的煤。[ρ水=1.0×103kg/m3 , c水=4.2×103kg/m3 , q=3.0×107J/kg]