“煤改气”与燃气蒸汽锅炉

当前，大量散烧煤消费是造成雾霾的主要因素之一．数据显示，我国直接燃烧煤炭产生的二氧化硫占全国总量的86%，产生的PM2.5占总量的50%以上，把工业锅炉、居民取暖等用煤改为用电或气，可以大幅减少直燃煤，极大改善空气质量．

针对燃煤取暖对空气污染的贡献率高（我市约为22.4%）这一问题，北京市启动了农村地区“煤改电”“煤改气”工程，即用清洁能源替代燃煤．北京市“煤改气”工程使用天然气作为气源，因为天然气的热值为3.8×10⁷J/m³ ， 远高于人工煤气的热值1.5×10⁷J/m³ ．

如图所示的燃气蒸汽锅炉，是用天然气、液化气、人工煤气等气体作燃料在锅炉中燃烧，燃烧后的高温烟气通过烟气导管在水套内、外、中管里盘绕，最终经烟囱排出炉外．此过程中气体燃料燃烧释放出来的能量不断传递给水套中的水，使其温度升高并产生带压蒸汽形成热动力．

燃气蒸汽锅炉是整个水暖系统的核心，那么，它就不得不对水暖的能耗问题承担主要责任．让我们看一下藏在锅炉背后的秘密：锅炉“热效率”．

所有生产燃气锅炉的厂家均声称其“锅炉热效率达到了90%以上”．那么，我们是不是应该认为：天然气在锅炉中燃烧释放的能量至少有90%都被水吸收了呢？错！锅炉“热效率”是指锅炉将煤气、天然气等转换成热能的能力，也就是锅炉内燃料充分燃烧的能力，即燃料在锅炉中燃烧放出的热量与等质量的燃料完全燃烧时放出的热量之比．至于水在锅炉中被加热吸收的热量与锅炉内燃料燃烧放出热量的比，可以用“热交换率”来描述，与锅炉“热效率”的含义不同．

燃气锅炉烟囱口的废气温度越高说明该锅炉的“热交换率”越低，大量的热能没有被水吸收而随着烟气被白白地排到了室外空气中了．经实地测试，某知名品牌燃气锅炉烟囱出风口的温度为120℃，而绝大多数家用燃气锅炉烟囱的出风口温度都在160℃以上，有的甚至达到了200℃．那么降低燃气锅炉烟囱的出风口温度将是提高锅炉“热交换率”的有效途径．

请根据上述材料，回答下列问题：

血液是人体输送氧气与营养的主要载体，心脏就像发动机，为这一输送提供了动力．医生给心脏疾病的患者做手术时，往往要用一种称为“人工心脏泵”的体外装置来代替心脏，以推动血液循环．如图甲是该装置的示意图，线圈AB固定在用软铁制成的活塞柄上（相当于一个电磁铁），通电时线圈与活塞柄组成的系统与固定在左侧的磁体相互作用，从而带动活塞运动，活塞筒通过阀门与血管相同，阀门S₁只能向外开启，S₂只能向内开启。

手术时，还需要利用电磁血流计来检测血流速度和血流量（血流量指单位时间内通过血管横截面的血液体积），其示意图如图乙所示，使用时，将血管放置于两磁极之间，两金属电极a、b与血管壁接触，就会有微弱电流流过仪表显示出血流速度．

研究表明，血管内血流速度会随血管横截面积的变化而变化，且血液匀速通过血管时，受到的阻力与血液的流速成正比．当血管横截面积为正常值的n倍时，测得心脏主动脉血管内血液匀速流动的速度v与n的数值如下表所示．