專利名稱：回?zé)崾诫姛犸嬎鞯闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
回?zé)崾诫姛犸嬎?，是一種由管狀電熱元件加熱的飲水器具，屬于機(jī)械領(lǐng)域。由于衛(wèi)生消毒的需要，飲用水必須加熱到95℃以上。但它必須冷卻到一定溫度才能被人們正常飲用。在炎熱的夏天，大多數(shù)人喜歡飲用30℃以下的涼開水，春，秋季宜于飲用35°－40°的溫開水，冬季最適宜的飲水溫度是40°－50℃。超過55℃就會感覺有些燙了，超過65℃的水，一般人無法立即飲用。一般情況下都是通過向周圍空氣散熱而降低開水的溫度，再加以飲用。在這過程中，很多能量便白白浪費(fèi)掉了。以夏天為例，設(shè)自來水給水溫度為20℃，燒開一公斤水需熱量80仟卡。再由100℃冷卻到30℃，以供飲用，則需散熱70仟卡，故87.5％的熱量被浪費(fèi)掉了。而回?zé)崾诫姛犸嬎鞅惚苊饬诉@種浪費(fèi)。


圖1為這種飲水器具的原理圖。自來水(設(shè)溫度為T1)流經(jīng)截止伐9和調(diào)節(jié)伐8，設(shè)這段內(nèi)的流量為W。然後分為兩個支路第一路向下經(jīng)調(diào)節(jié)伐10進(jìn)入回?zé)釗Q熱器11的管外側(cè)的下端入口(這一支路的流量設(shè)為W1)，再流過回?zé)釗Q熱器11，從而被加熱升溫至T2，再從回?zé)釗Q熱器11的管外側(cè)的上端出口引出；第二路向上流經(jīng)調(diào)節(jié)伐7(這一支路的流量設(shè)為W2)。兩支路匯合后(設(shè)溫度為T3)，再進(jìn)入電加熱器2的下端入口。被加熱升溫後，由電加熱器2的上端出口流出(設(shè)溫度為T4)，再進(jìn)入回?zé)釗Q熱器11的管內(nèi)側(cè)的上端入口，經(jīng)回?zé)釗Q熱器11被冷卻後(設(shè)溫度為T5)，送至涼開水柜5供給用戶。截止伐12和截止伐13是兩個排污伐，正常運(yùn)行時處于關(guān)閉狀態(tài)。熱電偶1和熱電偶4分別測量電加熱器2出口溫度T4和供應(yīng)飲水的溫度T5。水位計(jì)6用以監(jiān)測電加熱器2的水位。管式電熱元件3用來加熱。
可建立下述方程W＝W1＋W2(1)WT3＝W1T2＋W2T1(2)W1Cp(T2－T1)＝WCp(T4－T5) (3)
W1Cp(T2－T1)＝KF［(T4＋T5)／2－(T1＋T2)／2］ (4)WCp(T4－T3)＝N (5)其中Cp－水的比熱仟卡／仟克.℃；F－回?zé)釗Q熱器11的管外表面積米2；K－回?zé)釗Q熱器11的傳熱系數(shù)仟卡／小時.米2℃N－電加熱器2的功率仟卡／小時。
解方程(1)－(5)，可得T4=NCpW+2NWCp(2WCpKF+u)+T1]]>T5＝ (N)/(CpW) ＋T1(7)其中 u＝ (W2)/(W1)從(7)可知，調(diào)節(jié)總流量W時可調(diào)節(jié)T5；從(6)可知，調(diào)節(jié)總流量W和流量比u時可調(diào)節(jié)T4。
為保證消毒的要求，設(shè)取T4＝97℃，這樣，從(6)可知，當(dāng)u選定后，W就被確定了，從而由(7)可知T5也被確定了，所以供應(yīng)水溫T5只取決于流量比u。
調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)伐7和調(diào)節(jié)伐10可改變流量比u，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)伐8可改變總流量W。
飲水器的操作步驟如下1.關(guān)閉截止伐9，其余伐門全部打開，排污。
2.關(guān)閉截止伐12和調(diào)節(jié)伐7，打開截止伐9，向回?zé)釗Q熱器11的管外側(cè)和電加熱器2內(nèi)充水。當(dāng)電加熱器2的水位到達(dá)額定值時，關(guān)閉調(diào)解伐8，并根據(jù)供應(yīng)飲水溫度的要求，將調(diào)節(jié)伐7調(diào)節(jié)到某一位置(關(guān)小調(diào)節(jié)伐7，則供應(yīng)飲水溫度T5將下降；當(dāng)需供應(yīng)涼開水時，應(yīng)將調(diào)節(jié)伐7關(guān)閉)。
3.將管式電熱元件3通電加熱，當(dāng)T4約為95℃時(這段時間約需3分鐘)，關(guān)閉截止伐13，并緩緩打開調(diào)節(jié)伐8，并開始供應(yīng)飲水。
4.不斷調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)伐8，使T4始終為97±3℃(隨著回?zé)釗Q熱器11管內(nèi)側(cè)水位的不斷提高，調(diào)節(jié)伐8應(yīng)逐漸開大)，直至此溫度不再變化為止(這段時間約需3－5分鐘)。以后就可以連續(xù)不斷地供應(yīng)飲水了。
5.當(dāng)T5不符合要求時，可調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)伐7和調(diào)節(jié)伐8。并應(yīng)注意始終保證T4在97±3℃之內(nèi)。
當(dāng)需供應(yīng)沸開水時，上述的步驟2應(yīng)改為關(guān)閉截止伐12和調(diào)節(jié)伐10，打開截止伐9，向回?zé)釗Q熱器11及電加熱器2內(nèi)充水，當(dāng)電加熱器2的水位到達(dá)額定值時，關(guān)閉調(diào)節(jié)伐8。
本器具最適宜供應(yīng)涼開水和溫開水。
圖2為本器具的結(jié)構(gòu)原理圖。電加熱器2放置在回?zé)釗Q熱器11的上面。在電加熱器2內(nèi)，有熱電偶1和管式電熱元件3。在回?zé)釗Q熱器11內(nèi)有一個內(nèi)桶體16和外桶體14，它們兩者之間有一根與之緊密接觸的螺旋形的換熱管15。由電加熱器2的右上端出來的沸開水，從回?zé)釗Q熱器11的右上端進(jìn)入換熱管15內(nèi)，并旋轉(zhuǎn)向下由右下端流出。自來水從回?zé)釗Q熱器11的左下端進(jìn)入換熱管15的外側(cè)，并旋轉(zhuǎn)向上由回?zé)釗Q熱器11的左上端流出。這種換熱器的特點(diǎn)是可提高流速，從而提高傳熱系數(shù)，另外，換熱管15內(nèi)外兩側(cè)的體積很小，故有利于快速達(dá)到熱平衡，縮短操作時間。
回?zé)釗Q熱器11和電加熱器2的外表面及所有熱水管道均應(yīng)包有絕熱層，以降底能耗。
回?zé)釗Q熱器11可大致按下述步驟加工內(nèi)筒體16用無縫鋼管制造。換熱管15成形后，將內(nèi)筒體16和換熱管15旋入在一起，使兩者緊密接觸。外筒體14采用鋼板卷制，卷好后，將其套在換熱管15外，再壓緊，焊接，在焊接時，應(yīng)在個別點(diǎn)上將換熱管15與外筒體14點(diǎn)焊在一起，以防在工作時，換熱管15振動。
下面介紹一下設(shè)計(jì)舉例。
管式電熱元件個數(shù)3個電加熱器功率N2仟瓦3自來水溫 T120℃最低供應(yīng)水溫 T530℃給水總流量W516公斤／小時回?zé)釗Q熱器功率 3.16×104仟卡／小時換熱管φ17×2管內(nèi)側(cè)流速1.102米／秒管內(nèi)側(cè)平均水溫65℃管內(nèi)側(cè)雷諾數(shù) 3.21×104管內(nèi)側(cè)普朗特?cái)?shù)2.98管內(nèi)側(cè)努賽爾特?cái)?shù)143.4管內(nèi)側(cè)放熱系數(shù) 6.29×103仟卡／米2.小時.℃管內(nèi)側(cè)摩擦阻力系數(shù)0.0231管外側(cè)流速0.9885米／秒管外側(cè)平均水溫55℃管外側(cè)雷諾數(shù) 1.16×104管外側(cè)普郎特?cái)?shù)3.26管外側(cè)努賽爾特?cái)?shù)65.65管外側(cè)放熱系數(shù) 6.11×103管外側(cè)摩擦阻力系數(shù)0.0283傳熱系數(shù) K 2.33×103傳熱表面積 F 1.548米2換熱管有效段長度29米內(nèi)筒體φ328×5
外筒體φ371×3換熱管圈數(shù)27圈管內(nèi)側(cè)流動阻力 0.315公斤／厘米2管外側(cè)流動阻力 0.672公斤／厘米2總流動阻力 1.1公斤／厘米2熱平衡時間約6分鐘可見，6仟瓦的回?zé)崾诫姛犸嬎?，每小時可供應(yīng)涼開水約500公斤，如其每天工作8小時，便可滿足2500人的飲水需要。電費(fèi)成本約2.6厘／公斤飲水，略低于普通的燒煤鍋爐。
各調(diào)節(jié)伐和截止伐均可采用旋塞伐。由于在一天當(dāng)中，自來水壓力會有所變化，所以應(yīng)定期對本器具進(jìn)行觀察，并調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)伐8(約1－2小時調(diào)節(jié)一次)，以保證T4在97±3℃范圍之內(nèi)。如自來水壓力變化很小(例如在夜間工作時)，可不必專人監(jiān)護(hù)。
權(quán)利要求1.一種用管式電熱元件加熱的，且采用自來水的電熱飲水器，其特征在于a.在電加熱器2上，用管路連通一個回?zé)釗Q熱器11。b.自來水進(jìn)水管與回?zé)釗Q熱器11低溫側(cè)的進(jìn)水口相連通；回?zé)釗Q熱器11低溫側(cè)的出水口與電加熱器2的進(jìn)水口相連通；電加熱器2的出水口與回?zé)釗Q熱器11高溫側(cè)的進(jìn)水口相連通；回?zé)釗Q熱器11高溫側(cè)的出水口與涼開水柜5相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回?zé)釗Q熱器，其特征在于，其有一個螺旋形的換熱管15，一個內(nèi)筒體16和一個外體筒14。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所述的回?zé)釗Q熱器，其特征在于，換熱管15與內(nèi)筒體16緊密接觸，換熱管15與外筒體14緊密接觸。
專利摘要回?zé)崾诫姛犸嬎?，屬機(jī)械領(lǐng)域。自來水經(jīng)電加熱器后被加熱成開水，再流經(jīng)回?zé)釗Q熱器被冷卻成便于飲用的涼(或溫)開水。同時給水在回?zé)釗Q熱器內(nèi)被預(yù)熱后再進(jìn)入電加熱器，飲水溫度可調(diào)，減輕勞動，降低能耗，可晝夜連續(xù)工作，6仟瓦的飲水器每小時可提供涼開水約500公斤。
文檔編號F28D7/00GK2045084SQ88208218
公開日1989年9月27日 申請日期1988年7月13日 優(yōu)先權(quán)日1988年7月13日
發(fā)明者梁今玉 申請人:梁今玉