[发明专利]一种不结水垢且耐高压的加热水的方法与装置

说明书

本发明公开了一种不结水垢且耐高压的加热水的方法与装置，属于工程传热技术领域，可应用于热水锅炉、电热水器等产业范畴。

现有的加热水的方法及装置，通常是自来水通过管路注入一个较大的容器中，热能通过置于容器中的电热管壁面传给容器中待加热的水或者是热能直接通过容器壁面传给容器中待加热的水，水温升高至合适温度后流出供人使用。

实际上，在很多地区，由于水的硬度较高，容器中的水在温度升高后会析出一些矿物质，这些矿物质沉积在容器的壁面上或沉积在加热管的壁面上形成水垢。随着水垢层的加厚，容器壁或加热管的热阻越来越大，最终会导致失效。 

另一方面，容器直径较大，要承受较高的水压，器壁就必须做得较厚，通常是用金属材料焊接而成。制造检验较为复杂，成本较高。

现有的除水垢方法，对于一次性使用的水流，一般是采取磁化或高频震荡等技术，力求尽量少结水垢，在使用一段时间后对容器壁再进行人工或化学除垢，费工费时，十分麻烦。

本发明的目的是提供一种不结水垢且耐高压的加热水的方法与装置。该方法及装置将从根本上克服现有技术之缺陷，达到长期使用不结水垢的主要目的，另外，在较低的生产成本条件下，能够耐受较高的工作压力。

以下将结合附图详细描述本发明所述的方法与装置的实现方式：

附图1是本发明所述方法及装置的原理示意图。

附图2是本发明所述方法及装置的换热器当制成外翅片管结构时的局部示意图。

参照附图1，图中：[1]-容器壁；[2]-电加热管；[3]-注水接口；[4]-排气接口；[5]-换热管；[6]-进水口；[7]-出水口；[8]-容器中的水。由耐高温塑料或薄金属板制成的容器壁[1]上开有注水接口[3]及排气接口[4]，电热管[2]装于容器壁[1]上，金属制的换热管[5]盘绕于容器中，进水口[6]、出水口[7]经容器壁[1]伸至容器外部与进、出水通道相连；换热管[5]的内径为5～30毫米且换热管[5]的内径小于容器内径的1/15；使用前，先经注水接口[3]将自来水注入容器内，待水注至容器容积的90％左右时，用盖子分别关闭注水接口[3]和排气接口[4]；电加热器[2]在温控器控制下将注入容器中的水[8]加热至沸点以下的合适温度时关闭，当容器中的水[8]温度降低后再接通电加热器[2]加热，如此反复循环，维持容器中的水[8]于一个合适的温度水平；用热水时，自来水经进水口[6]进入换热管[5]，通过换热管[5]的壁面与高温的容器中的水[8]进行间壁式热交换使温度提高后流出供人使用。

由于容器中的水[8]是长期反复使用，因此，容器壁[1]内侧及电热管[2]外侧、换热管[5]外侧均不会产生水垢；按换热管[5]的内径为10毫米，容器直径400毫米计算，换热管[5]内侧结垢速率仅为普通加热方法的1/40左右，加之用水时换热管[5]中流速较高，能对已有的水垢形成强制冲刷，因此，换热管[5]内侧结垢的速率可能仅为用普通加热方法加热时容器壁结垢速率的百分之一或更低。按现在用普通加热方法加热时内壁的除垢周期为一年计算，则换热管[5]的一个使用周期保守估计即可达几十年以上，已满足一般工业产品使用寿命的要求。换言之，按本发明所述方法生产的加热水装置可连续使用几十年而无需除垢，从而实现了不结水垢的目的。

由于容器壁[1]仅承受水的重量，不承受水压，因此，容器壁[1]可采用较薄的金属板材制造或采用耐高温塑料注塑、吸塑、焊接成型，从而降低了容器制造成本且可以制成任意形状；按换热管[5]的内径为10毫米，壁厚1毫米计算，铜或铝材质的换热管[5]的耐压能力即可达10MPa以上，从而实现了耐高压的目的。

为避免容器在加热过程中气体膨胀产生压力，排气接口[4]的盖上开有小孔，起到与环境大气连通作用。

为了减少加热过程中容器中的水[8]的蒸发，可在排气接口[4]上套一气球状橡皮囊或在容器中的水[8]上表面滴少量油或石蜡等能浮在水面且难以挥发的物质。

为了提高换热管[5]的换热能力，可如图2所示在其外侧装设翅片或轧制翅片，在内壁面制成螺纹状或在管中加装扰流装置。

为提高换热强度和换热温差，需要时容器中的水[8]可以加入合适盐分提高沸点，必要时，可用油或其它沸点较高的液体取代水。

按本发明所述方法制成的不结水垢且耐高压的加热水的装置，当制成电热水器或电热水锅炉型产品时，容器即为产品的内胆，容器壁[1]可用薄金属板、聚乙烯、聚丙烯或其它能耐80℃以上高温的热塑性塑料制成，进水口[6]、出水口[7]连接热水器水温调节阀门系统，通过改变兑合比例获得合适的水温和水量。