專利名稱:一種長效節(jié)能取暖器的制作方法
本實用新型是一種長效節(jié)能取暖器，特別適合家庭和辦公室冬季取暖之用。
一般的小型家用取暖器，依靠電熱元件發(fā)熱直接加熱周圍的空氣或者通過容器內(nèi)被加熱液體的對流換熱達到使室溫上升的目的。這兩種取暖方式的主要問題是傳熱介質(zhì)的熱阻大，傳熱效率低，浪費能源。另外，前一種加熱方式使人的受熱面有局部灼熱和過份干燥的不舒適感，后一種加熱方式則有起動時間太長和設(shè)備笨重的缺點。
本實用新型的目的在于提出一種傳熱效率高、節(jié)能效果顯著、起動快、使用壽命長、安全、舒適、輕便的家用取暖器。
解決的方案是，用一薄壁中空的金屬封閉殼體作為取暖器的主要殼體，該主體殼體上部帶肋片的部分為向周圍空間放熱的蒸汽冷凝器，主體殼體內(nèi)的近底部分與處于該部分的水平取向的加熱管組成取暖器的蒸發(fā)器。主體殼體是由水平取向與垂直取向或其它傾角取向的若干薄壁殼體組成的連通金屬密閉容器，也可以是豎放的扁形金屬密閉殼體。加熱管的金屬外殼包覆由細金屬絲網(wǎng)或脫脂纖維織物制成的吸液芯，吸液芯也可以是外殼由機加工成的細密V形螺紋槽道組成。為消除取暖器工作性能對傾斜角度的敏感性，在主體殼體的內(nèi)底面最好也襯上一層細金屬絲網(wǎng)或纖維織物組成的吸液芯，也可以在該底面上拉制成細密的軸向槽道。在主體殼體頂部有一橫向集氣管，該管與所有冷凝器的頂端連通。集氣管的上部位置設(shè)置一可啟閉的密封閥，通過該密封閥可將主體殼體內(nèi)的不凝性氣體排出。也可通過該密封閥向主體殼體內(nèi)注入適量的冷凝液作取暖器的傳熱工質(zhì)。在本發(fā)明取暖器的工作溫度范圍內(nèi)，水是最理想的傳熱工質(zhì)，因為它有極高的液體傳輸品質(zhì)因數(shù)且對人體完全無害。
取暖器封裝前，通過密封閥注入工質(zhì)并用真空機組或用沸騰除氣法將主體殼體內(nèi)的空氣和其它不凝性氣體抽空排出，然后將該閥封閉。當加熱管通電加熱時，吸液芯上的液體工質(zhì)吸熱蒸發(fā)并充滿整個密閉殼體空間。由于蒸汽核心的壓降極小，因此整個蒸汽空間是等溫的，并且等于該壓力下的飽和溫度。蒸汽在冷凝器壁面上凝結(jié)成液膜或液滴，放出大量汽化潛熱，通過壁面的傳熱使室內(nèi)升溫。凝結(jié)的液體由于重力作用迅速流回蒸發(fā)器殼底，吸液芯的毛細抽吸作用使液體展平并均勻分布在加熱管表面，連續(xù)進行蒸發(fā)－凝結(jié)的傳熱循環(huán)過程。這種蒸發(fā)－凝結(jié)的傳熱熱阻很小，其傳熱強度要比通常的傳導、對流和輻射換熱大1～2個數(shù)量級，因此可以顯著地節(jié)約能源。
取暖器的密封殼體內(nèi)采用單質(zhì)的蒸餾水作傳熱工質(zhì)可以得到很高的傳熱效率，但由于工質(zhì)與材料的相容性要求，使制造密封殼體的金屬材料只宜選用諸如銅或不銹鋼或表面輕鍍銅或鋅或鎳鉻處理的金屬材料，因而造價較高。采用礦物油加蒸發(fā)劑組成的雙質(zhì)混合液作傳熱工質(zhì)，雖然傳熱效率比單質(zhì)蒸餾水的低些，但可以使用廉價的碳鋼或鋁合金作原材料，工藝要求也很低，因而可以顯著地降低成本。礦物油可以選用變壓器油或機械油，也可選用導熱油或熱處理用的各種淬火油，蒸發(fā)劑則選用能與基油完全互溶和互容、對大多數(shù)金屬呈惰性、傳輸品質(zhì)因數(shù)較高、沸點低、有足夠介電性和防爆性的液體，例如三氯甲烷或四氯化碳等甲烷系的鹵素衍生物。蒸發(fā)劑的添加量為混合液量的10％～50％。電熱元件可以直接浸于雙質(zhì)混合液中，不需采用液芯結(jié)構(gòu)。
當電熱元件通電加熱時，混合液中的蒸發(fā)劑迅速沸騰汽化，蒸汽泡將熱量帶走并加速混合液流動，蒸發(fā)出的大量蒸汽充滿密閉殼體空間，并在冷凝器壁面凝結(jié)，放出大量汽化潛熱，冷凝的蒸發(fā)劑液體在重力作用下沿壁面流回容器底部與基油重新互溶。這種沸騰－凝結(jié)的傳熱方式，放熱強度比單純的油液體對流換熱大5～10倍。例如，溫度為100℃時，加熱管在純礦物油中的放熱系數(shù)僅為270瓦／米2·℃左右，而在添加40％三氯甲烷的礦物油混合液中，放熱系數(shù)可高達2500瓦／米2·℃，增加近九倍，可見節(jié)能效果也是十分顯著的。
由于主體殼體內(nèi)的傳熱工質(zhì)量很少，一般只占殼體容積的0.5～10％，故從通電加熱至穩(wěn)定工作的起動時間極短，一般為幾十秒至3分鐘，而常規(guī)的液體取暖器起動時間至少要15分鐘左右。
由于存在氣體經(jīng)焊縫或殼壁微孔的緩慢滲漏和工質(zhì)－殼體材料間的化學反應或者其它原因，取暖器工作一定時間后，密封殼體內(nèi)將不可避免地產(chǎn)生不凝性氣體。這些不凝性氣體在蒸汽的驅(qū)趕下逐漸聚集在冷凝器頂部，導致取暖器熱效率劇烈降低甚至失效。本發(fā)明的取暖器在主體殼體的最高位置設(shè)置集氣管和可啟閉的密封閥結(jié)構(gòu)，通過集氣管和密封閥，可以在熱態(tài)下將產(chǎn)生和滲入的不凝性氣體排出，在冷態(tài)下可以通過上述結(jié)構(gòu)向殼體內(nèi)注入適量的補充工質(zhì)，使取暖器得以再生并始終保持良好的工作狀態(tài)。由于有集氣管和密封閥結(jié)構(gòu)，取暖器的主體殼體只需采用普通的焊接工藝，不需進行嚴格的氣密焊接和動用昂貴的氦質(zhì)譜儀進行反復的氣密性檢測，也不需對殼體和工質(zhì)進行特殊的清洗和除氣處理，材料的相容性要求也較低。故本發(fā)明有成本低、起動快、長壽命和節(jié)能效果顯著的優(yōu)點。
和實施例圖1為本實用新型的長效節(jié)能取暖器的正視圖。圖2和圖3分別為該取暖器密封閥和蒸發(fā)器剖面放大圖。
本實用新型的長效節(jié)能取暖器由蒸發(fā)器1、冷凝器2、肋片3、加熱管4、吸液芯5、集氣管6、密封閥7、傳熱工質(zhì)8、支座9以及一些簡單的電器組成。蒸發(fā)器1和集氣管6為兩端封閉的長管形或長槽形殼體，分別位于取暖器的底部和頂部，蒸發(fā)器的軸取向是水平的，集氣管與蒸發(fā)器的軸線在同一平面內(nèi)。蒸發(fā)器1和集氣管6間有若干排冷凝器2，冷凝器2的取向最好是與水平面相垂直或成一定角度，蒸發(fā)器1、冷凝器2及集氣管6三者焊接構(gòu)成互相連通的封閉殼體。冷凝器2是U型管，也可以是其它薄壁中空的殼體。散熱肋片3固定在冷凝器2側(cè)面。密封閥7焊在集氣管6的最高位置，該密封閥7由帶螺紋的閥體71及頭部套有氣密襯套73的密封閥頭72組成，該閥頭的頭部是園錐形的或半球形的或平頭的，閥體71的螺孔底部形狀與套有密封襯套73的閥頭72形狀相配合，閥頭72與閥體71通過螺紋相連接。密封閥頭72也可以是內(nèi)壁帶螺紋的杯狀物，套在有通孔的閥體71外，閥頭72與閥體71間有彈性密封襯墊73，閥頭72與閥體71兩者通過螺紋連接密封。
若干支加熱管4水平安裝在蒸發(fā)器1內(nèi)的底部，并與底壁貼近，加熱管4由金屬外殼41、電熱元件42及填充其間的氧化鎂粉43組成，氧化鎂粉起電絕緣和傳熱的作用。吸液芯5包覆在加熱管4外表，并使之與蒸發(fā)器1底壁的吸液芯保持良好接觸。加熱管4一端封閉，一端有法蘭盤，并通過螺釘及耐熱密封墊圈固定在蒸發(fā)器1的一端，用環(huán)氧樹脂或其它耐熱密封劑密封之。當電熱元件損壞時可以由此方便地更換新的加熱管。
使用蒸餾水傳熱工質(zhì)時，密封殼體內(nèi)的蒸餾水量應以取暖器滿載工作時蒸發(fā)器底部尚有微量液體為宜。使用礦物油加蒸發(fā)劑的雙質(zhì)混合液作工質(zhì)時，工質(zhì)的量應以取暖器滿載工作時混合液恰好能浸沒加熱管為妥。
為保證取暖器正常工作，在加熱管4的側(cè)面固定有熱雙金屬繼電器作限溫器10并與加熱管電路連接，限溫器10的溫度上限值依所用工質(zhì)而定。加熱管4的加熱電路上還應連接可控制取暖器工作時間的定時器11和當取暖器發(fā)生意外翻倒時能自動切斷加熱管加熱電流的安全開關(guān)12。取暖器金屬外殼應有防止意外漏電的接地保護線。
權(quán)利要求
1.一種利用蒸發(fā)--凝結(jié)方式傳熱的電熱取暖器，主要由蒸發(fā)器、冷凝器、放熱肋片、傳熱工質(zhì)和加熱管組成。其特征在于所說的取暖器的加熱管密封安裝有蒸發(fā)器內(nèi)，并且冷凝器的頂部和集氣管及密封閥連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的取暖器，其特征在于蒸發(fā)器(1)、冷凝器(2)和集氣管(6)是由一只以上的薄壁金屬殼體連通構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的取暖器，其特征在于密封閥(7)固定安裝在集氣管(6)的上部位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的取暖器，其特征在于蒸發(fā)器(1)的內(nèi)底壁面上襯有吸液芯(5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的取暖器，其特征在于加熱管(4)外包覆有吸液芯(5)。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的取暖器，其特征在于加熱管(4)的一端由法蘭盤固定密封在蒸發(fā)器(1)的一端面上。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的取暖器，其特征在于散熱肋片(3)固定在冷凝器(2)的外側(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的取暖器，其特征在于傳熱工質(zhì)(8)是采用蒸餾水。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的取暖器，其特征在于傳熱工質(zhì)(8)是礦物油加蒸發(fā)劑組成的雙質(zhì)混合液，所說的蒸發(fā)劑是甲烷系的鹵素衍生物。
專利摘要
一種長效節(jié)能取暖器是一種家用電取暖裝置，主要由蒸發(fā)器、加熱管、冷凝器、集氣管和密封閥構(gòu)成。通過取暖器密封殼體內(nèi)單質(zhì)或雙質(zhì)工作液的不斷蒸發(fā)一凝結(jié)過程，高效率地將加熱管的熱量以汽化潛熱的方式釋放給室內(nèi)的空氣，從而節(jié)省了能源。通過集氣管和密封閥結(jié)構(gòu)可排除殼體內(nèi)部產(chǎn)生的不凝性氣體和補充工質(zhì)。使取暖器能長期保持最佳工作狀態(tài)。故本取暖器有成本低、起動快、節(jié)能效果顯著和長壽命的優(yōu)點。
文檔編號F24D13/04GK86205331SQ86205331
公開日1987年11月7日 申請日期1986年7月21日
發(fā)明者馬華政 申請人:馬華政導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan