[发明专利]节能、节时烧水壶

说明书

本发明涉及一种改进的烧水壶。当然运用此原理也可以制成热水器。

历来人们使用的、传统的现在市场上销售的烧水壶，外形都是相似的。其结构为：一个容水的罐形壶体；上部有壶口、壶盖；侧面有一个壶嘴。烧水工作时壶体内装满水，把壶放在火上从壶的底部加热，至水沸腾……

这种传统的水壶存在着传热面积小、加热时间长、耗费能源多的缺点。

在传热学中，传热的基本方程式告诉我们：从热载体传给冷载体的热量Q与它们之间的温度差Δt(热载体温度T与冷载体温度t之差：Δt＝T－t)成正比，此外还与传热面积F(此面积是与热流方向相垂直的)及时间τ成正比，可以写成下式：

Q＝K.F.Δt.τ

式中K为传热系数。

对于水壶的烧水工作过程而言，热载体是炉火，冷载体是水壶；F是壶底的面积；Δt是炉火与水壶(冷水)的温差；把一壶水加热至沸点所需要的热量Q是一定的，根据上述公式传热面积F的大小就决定了时间τ的大小。即：F越小则τ越大；反之F越大，τ越小。

传统水壶的传热面积只是壶底的面积，如能设法把传热面积增大则烧开一壶水的时间必然缩短，另外对于实际生活中的烧水过程而言，烧水时间的缩短也就必然节约了能源，因为烧水过程中炉火也在白白地加热着周围的空气……时间越长，能源的浪费也相应越多。

根据上述理论，本发明采用从壶底中央增设一热气通道式换热装置尽量增大传热面积，使之成为节时、节能的烧水壶。

下面结合附图进一步详细描述。

图1中(1)表示一根金属管从壶底中心穿透并以锥形螺旋形状上升从壶盖的中心孔穿出。烧水工作时炉火的热气除加热壶底后从壶底周围散去以外，还从该螺旋管至壶盖的中心孔散出。因螺旋管是浸泡在壶内冷水中、热交换是以传导方式进行，应按照传热学中的傅立叶定律的公式来分析、计算。

傅立叶定律为：通过间壁传递的Q热量与间壁的表面积F，间壁两边的温度差Δt_壁和时间τ成正比而与壁厚δ成反比，即：

式中λ为传热系数。    

螺旋管的表面积F，如能尽量做得大些；螺旋管的壁厚做得薄些，那末通过间壁传递热量Q将会增大。

这一笔热量是较传统壶增加的。这无疑对加快烧水过程是一个帮助，并且增加了人们解决烧水过程中的节能问题的手段。

螺旋管(1)即为热气通道式换热装置。

图2，是一段短管(1)穿透壶底中心，然后连接一内设热气挡板(3)的密封园扁盒(2)，再由一根直管(4)通到壶盖的中心孔，形成通路。使炉火的热气可由壶底通过(1)、(2)、(3)、(4)而排出。

园扁盒(2)是热气通道式换热装置。它的工作同属热传导过程，同样适用于傅立叶定律和公式。分析方法可以类推，不再详述。

经过按图所示实物试验证明节能效果可达30％以上。

本发明的实施方法：

中心管可以和壶底铆接或焊接。另外应注意中心管及整个热气通道式换热装置，都应和壶体同样材质。