2009/08/13

理論上要省能源的話,風扇要大還是小呢?

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答案:大

首先功:
W=0.5mv2
m是質量v是速度

功率:
P=0.5(mass_flow_rate)v2
其中的mass_flow_rate是質量除以速度,
也就是通過風扇的單位時間通過風扇的空氣質量,
專業點的講法叫做質流率

mass_flow_rate=ρvA
ρ為空氣密度A為風扇面積

公式整理後
功率:
P=0.5(mass_flow_rate)v2=0.5ρAv3

情況1

假設兩風扇輸出功率相同,
風扇的面積比值為n,
那麼質流率比值是?

ans:

P1=0.5ρA1v13
P2=0.5ρA2v23
P1=P2
A1v13=A2v23
A1/A2=v23/v13=n
v1/v2=n-1/3
面積比值n倍
那麼速度比值就是n-1/3

又質流率比值
mass_flow_rate1/mass_flow_rate2
=ρv1A1/ρv2A2
=(v1/v2)(A1/A2)
=n-1/3n
=n2/3

也就是說,
同樣功率,
風扇面積越大,
通過的空氣越多。


情況2

若要求質流率相同,
風扇面積比值為n,
那麼輸出功率比值為?

ans:
mass_flow_rate1/mass_flow_rate2=ρv1A1/ρv2A2=1
A1/A2=v2/v1=n
v1/v2=n-1

P1/P2=0.5ρA1v13/0.5ρA2v23=(A1/A2)(v13/v23)=nn-3=n-2

要求質流率相同,
風扇面積比率是n的話,
則需要的功率會是倒數的平方倍,
也就是風扇越大越省能源!

情況3

風扇面積不變,
輸出功率比值為n,
那麼質流率比值為?


P1/P2=0.5ρA1v13/0.5ρA2v23=v13/v23=n
v1/v2=n1/3
mass_flow_rate1/mass_flow_rate2=ρv1A1/ρv2A2=v1/v2=n1/3
同樣的風扇,
輸出n倍的功率,
但是換來的質流率只有n1/3倍!


綜合上面幾點,
風扇大點是比較省能源的>_ob。
我也想幫我宿舍放個超大電扇啊…Orz。

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