[其他]一种节能的热水装置

说明书

本实用新型属于热水装置。主要适用于家庭用热水器。

通常的热水装置（如家用热水壶）仅仅是直接加热盛水

容器的金属壳底，通过壳底的热传导及容器内部水的对流换热过程使水升温的。这种单靠传导和对流的传热方式效率不高，浪费能源较大。

本实用新型的目的是提供一种具有更高传热效率的、结构简单的新型热水装置。

根据上述意旨，设计了如下的解决方案。在普通热水装置内至少安装一支热管。该热管是一种薄壁中空细长的金属管，管内密封一定量的具有较高汽化潜热的液体作为冷凝液，如蒸馏水、甲醇、乙醇或氟里昂剂等。该热管安装固定在盛水容器被加热面的壳体上，该热管端部显露在壳体被加热面一侧，热管管身伸入容器内待加热的水中，管身与水平面相垂直或相交成一定角度。热管端部带有吸热片（或吸热块）。吸热片做成带径向辐射状的叶片，叶面最好与轴向成一定角，以增强吸热效果。热管采用铆焊（或铆接）的方法，密封式地安装固定在壳体被加热面上；吸热片采用热压方法套装在热管的端部。

当采用本实用新型，在煤炉、液化石油气炉或电热炉上加热水时，除了利用热传导和对流换热外，还发生热管内液体蒸汽冷凝时向周围的水介质释放汽化潜热的换热过程。即当热管被加热时，管内的冷凝液汽化，并充满管中。这些过饱和的热蒸汽迂到与盛水容器中较冷的水相接触的管壁时，就在壁内凝结成液体，产生膜层凝结放热效应，通过管壁将汽化潜热传入周围水中，使水迅速被加热升温。管内壁上凝结的液体在重力的作用下以连续薄膜状形式流回管底；液体在管底又重新被加热汽化，如此循环不断。

利用蒸汽凝固放热效应将外加热源的热量传输到容器内待加热的液体中，其传热效率是很高的。例如，将热管中温度为18℃的1克蒸馏水加热到汽化温度并全部变为蒸汽，约需621卡的热量，而如果每秒钟放出1克蒸汽的汽化潜热给盛水容器中的水，则每秒就放出高达539卡的热量，此热值比单靠直接加热金属壳底产生的传导对流换热强度大得多。然而，对于一般家庭用热水壶，每秒钟通过整个壶底的热量最大也不过300卡左右。曾对两只容量均为10磅的家用铝质热水壶进行实验对比，一只为普通商品水壶；另一只为采用本实用新型制造的节能热水壶，壶底安装了一支直径为8毫米，内装纯蒸馏水的热管，两只壶使用同一条件的液化石油汽炉加热，将温度为18℃的水烧开。普通水壶平均需时34分钟，具有热管的水壶平均仅要20分钟，加热时间减少41％，相应的节约液化石油气41％，其传热效率及节能效果是显而易见的。

具有蒸汽冷凝放热功能的热管也可应用于较大规模的液体加热装置上。此时热管贮存冷凝液的端部可制成平行于该装置的被加热面的管状、环管状或扁盒状的。而与贮存冷凝液端部连通的若干支管管身则分别与水平面垂直地或成一定角度地伸入该装置内需要加热的液体中。

附图及实施例

图1为装有热管的热水壶剖面图。图中1为普通形状的铝质（或不锈钢或其它金属）水壶，水壶底部有一个直径略小于热管3端部直径的孔2，以便将热管3挤压压入壶底的孔2中。图2为铆接前水壶底孔的剖面图，底孔2未与热管3铆接前有嗽叭状侧边5。图3为铆接前，热管端部的剖面图，热管3近端部处冲压成或焊接成带有环状薄片4的，8为热管内的冷凝剂。在安装固定热管时，壶底孔2的嗽叭状侧边5与热管3靠近端部的环状薄片4相互铆接（或铆焊），使热管密封固定在该壶的壶底上，热管端部显露在该壶壶底的外侧，热管3中装有冷凝剂8。7是热管的封口。图4是吸热片俯视图。吸热片6做成带径向辐射状叶片，叶面最好与轴向成一定交角，以增强吸热效果。吸热片6的中心孔9比热管3端部外径略小，以便用热压方法将吸热片6和热管3端部紧密联接，热管和吸热片均可采用铝管、不锈钢管或其它金属管制成。

装有热管的热水壶最好制成有向内凹进的曲面壳底，或者，至少有三只支持脚10，以便平时放置热水壶。