[实用新型]家用金属节能水壶

说明书

本实用新型为家用金属节能水壶，属传热学领域的热能转换器具。

当前被普遍采用的平底金属加热水壶，多以铝板制造，无论内部构造、外型设计、加工工艺均已延续多年。但由于其结构简单，传热面积有限，至使传热效率很低，经实验计算，每烧一壶开水大约只能利用所耗热能的50％左右，除合理耗损外显然浪费了大量宝贵的能源。

此前，CN2111067、CN2140195、CN2174130、CN2173566、CN2204554等专利相继公开了五种金属水壶的实用新型设计，分别以增加传热面积和改变内部结构等不同手段提高了传热效率。但它们却存在以下不足：首先，前三种设计虽采取弯曲壶底等方式增加了传热面积，但由于传热面积增加有限，必将制约了其节能效果；其次，没能充分利用壶壁增加传热面积，热焰加热壶底后，仍带着未及充分交换的大量热能即向四周散逸；其三，后两项设计虽增加了较多的传热面积，传热效率或有较大提高，但由于其根本改变了传统金属水壶的基本结构，或壶顶增设烟囱，或壶内增设三条传热扁管，既改变了这种水壶的传统外形及其结构，又造成一定使用障碍，使人难以接受。

本实用新型的目的是在不改变金属水壶传统外形和基本不影响人们传统使用习惯的前提下，按传热量与传热面积成正比，与耗散热能成反比的传热学一般原理，从增加传热面积和减少耗散热能两方面出发，设计出一种效果明显，快速省时的家用金属节能水壶。

本实用新型是通过以下各项技术设计完成的。

(一)以壶底中心为圆心，每隔6.75°由壶底内侧向外侧冲压相当于4.5°宽、8mm深的放射状沟槽，并经转角贯通到壶壁、壶肩部，从而使全部壶体形成32对纵向内外沟槽，内沟容水，外槽通焰，加上壶底中心环状水沟，可增加约80％的传热面积。壶底外围沟槽采用放射状还有利于均匀分配热焰进入热焰沟槽(图1、图2)。

(二)在壶壁水沟外侧两相对角的热焰沟槽间装置纵向整体传热肋片，使热焰沟槽成为闭合的热焰管道。这不仅可再增加约44％的有效传热面积，而且使热焰放热的有效时间和行程增加一倍以上，使未经充分放热的壶底热焰能顺次进入壶壁管道继续进行热能交换，并有效地控制了热能的散失(图1、图2、图3)。

(三)采用冲压工艺制作几何尺寸与水沟外壁完全吻合的整体型肋罩(图4-1)，并应以热套合工艺，使其与壶体外壁紧密结合。这既解决了铝壶加肋焊接困难、工艺繁琐问题，又尽可能降低了热阻，充分发挥了肋片的传热功能，更有利于壶体表面完整、美观，保持金属水壶的传统外形。

以下将结合附图对本实用新型——家用金属节能水壶的具体传热过程作进一步说明。

点火后热焰首先加热壶底水沟外壁(图2-5)，接着进入热焰沟槽加热壶底外侧(图2-6)。随后，经放射状热焰沟槽均匀分配成多股的热焰在沟槽导引下经底边转角处(R＝25mm)迅速升腾，进入由壶壁与肋罩构成的热焰管道继续放热。其中，沿壶壁侧的热焰直接加热壶壁及两侧的壶壁水沟，而沿肋罩流动的热焰则通过与水沟外壁紧密结合的肋罩放热，间接加热壶水。最后，已经放出大部热能，温度明显降低的热焰在壶肩部(图3-7)沿热焰管道向壶口方向偏转，并利用其已大大下降的升腾热压冲向壶口环台(图3-10)，完成最后的热交换后转向壶外，从肋罩上沿与壶口环台构成的热焰出口(图2、图3-9)排出。

纵观热焰升腾流动全程，不仅水壶传热接触面积成倍增加，而且其放热行程和时间均大大延长。特别是热焰从进入壶壁热焰管道后即处于受控流动状态，由于受壶水水温的制约，使肋罩温度始终较低，从而最大限度地控制了热能的散失，使本实用新型设计有可能取得较高的节能效果。

经以手工制作的模型进行初步实验，本实用新型——家用金属节能水壶已稳定地取得节能、省时各33％的较好成果，从而把长期处于50％左右的普通烧水热效率提高到了75％左右。预计，制造工艺提高后，热效率还会有所提高。

本实用新型适用多种燃料，尤其适合气体燃料和液体燃料。金属水壶是家庭必备用具，人们饮用水大多需要加热烧开，消耗燃料极其可观。在这方面节能无疑是人们普遍的愿望，是全社会的需要，也是国家能源政策一贯倡导的方向。本实用新型完全适应了这种愿望和需要，仅从已经取得的效果推算，以前烧两壶开水所耗费的燃料，使用实用新型设计大约够烧三壶开水所燃用，显然蕴藏着巨大的经济效益和社会效益。它将有条件取代多年一贯制的传统家用水壶，成为换代产品。

本实用新型的附图说明如下：

图1是家用金属节能水壶外形图；

图2是图1的A-A剖视图及两幅局部放大图；