[实用新型]受迫对流换热发生器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种强化换热装置，尤其涉及一种通过容器底部加热的水加热器的受迫对流换热发生器。

背景技术

热水壶是典型的大容器燃气加热器，是已沿用了几百年的传统日常生活用品，主要通过壶底的热传导和热源进行热交换，其热效率很低。

为了解决这个问题，通常的做法是设法增大热传导面积。例如公告号CN2408798的节能热水壶专利。该专利的特点是壶体有一个至多个贯穿壶体底部和顶部的通气孔，当盛水后置于炉具上受热时，底部受热，燃烧的火焰可以从通气孔内往上冒，而孔的四周都是壶体，使热量得到充分吸收，同时火焰不再从壶体四周向外扩散，避免了热能的浪费。为了增大传热面积，该实用新型对传统壶体做了很大改动，不仅有损外形的美观，而且工艺较复杂。尽管其连通底部和顶部的通气孔形成的火焰通道确能增大热传导面积，提高热效率，但作为寻常百姓家的日用品，却带来了使用上的不方便和不安全。

日常使用的燃气热水器由于采用了管内受迫对流换热的传热方式，实现了即开即热，满足人们日常生活需要。即利用水的管网压力和管壁的几何形状，使流体在管内的流动成紊流状态，强化流体和管壁的热交换。在这过程中，流体的导热也是由温度梯度和热导率决定的，而热量的转移主要依靠流体产生的位移。

如果我们能让热水壶中静止的流体在底部传热面上流动起来，并且形成紊流，产生受迫对流换热，热水壶的热效率就能和燃气热水器媲美，达到节能和省时的目的。但是，要使热水壶中静止的流体在壶底传热面上流动起来，首先需要解决流体流动的驱动源问题；其次，需解决如何减小层流热阻，使流体的运动呈不规则的混乱状态，即形成紊流。目前，尚未发现有类似的技术。

发明内容

本实用新型提供一种能够提高水加热器的水加热效率的受迫对流换热发生器。

本实用新型采用如下技术方案：

一种用于水加热装置的受迫对流换热发生器，包括底座，在底座的下方设有拱形腔，在底座上设有隔热外罩，在隔热外罩与底座围成的汽化腔内设有调节阀，该调节阀包括阀体，在阀体内设有浮球，在阀体上设有进出水口和进出气口且进出水口与进出气口位于浮球的上下两端，在阀体上设有气孔，在进出气口上设有管，该管自汽化腔延伸至隔热外罩的外部，上述调节阀的底部延伸至底座下方的拱形腔内且进出水口也位于该拱形腔内，在调节阀阀体与底座之间设有环形通道。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1.不需借助外来能源的驱动，即可使热水壶中原来静止的流体在壶底传热面上流动起来，产生受迫对流换热。

2.利用壶底圆形传热面的几何形状进行的结构设计，形成了流体在壶底传热面上的独特流动。即不断变换正、反方向的汇聚状或放射状的脉冲式流动，利用流体运动的惯性，使流体形成紊流，达到强化传热的目的。(在对流换热过程中，为了形成紊流，通常的办法是增加流速或借用外来能量产生扰动等，显然这些办法对于本实用新型难以实现。)

3.本实用新型是一个开口系统，运行压力低，不会产生高压，使用安全。

4.本实用新型没有任何污染物释放，不会对水质产生任何影响。

5.结构简单，制作成本很低，可直接安装在热水壶内，无需对热水壶的结构和外观做任何改动，易于推广。

鉴于以上优点，本实用新型能大幅提高传统热水壶的热效率，使其成为一个节能，省时，快捷的水加热器，满足人们快节奏生活的需求。

本实用新型之所以能够大幅提高传统热水壶热效率，是因为：

1、本实用新型改变了热水壶的传热方式，由以热传导为主改变为受迫对流换热。热传导是由温差决定的热量由高温处向低温处的自发传递。受迫对流换热是导热和热对流联合作用的热量传递过程，其热量的转移主要依靠流体产生的位移。

2、受迫对流换热的强度主要由流体流动的状态决定的。当流体的流动成层流状态时，各部分之间换热靠导热方式，换热过程较缓慢。当流体的流动成紊流状态时，热量和动量的传递都大大增强，热量传递主要依靠流体本身各部分之间的扰动混合。本实用新型形成的水流在壶底传热面上的流动，是在壶底圆形加热面上方向正反向变化的，呈放射状或汇聚状的交替流动，并且随着加热时间的延续，其变化的频率越来越快。在流动惯性作用下，流体在壶底传热面上发生剧烈的瞬间堆积、挤压和位移。因此，流体在壶底传热面上的流动一直处于不规则的混乱状态，即紊流状态。在这过程中，层流边界层遭有效破坏，热阻减小，在传热面上形成强烈的受迫对流换热。