本實(shí)用新型涉及一種具有保溫和快速冷卻功能的兩用桶。該桶可對熱水、熟食等裝入其中的物品進(jìn)行保溫(減緩其降溫速度)和快速冷卻(加快其降溫速度或使其溫度降到室溫以下)。

背景技術(shù)：

日常生活中，我們通常需要對食物進(jìn)行保溫。但有時為了節(jié)省時間、防止?fàn)C傷等目的，我們也需要對食物進(jìn)行快速冷卻。

現(xiàn)有技術(shù)中對食物的保溫，通常采用保溫桶。市場上一般的保溫桶具有以下結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)：桶有三層結(jié)構(gòu)，內(nèi)外兩層由鋁或不銹鋼加工而成，中間夾著一層保溫材料(一般為聚氨酯發(fā)泡材料)；桶的上部加有同樣結(jié)構(gòu)，密閉性較好的桶蓋。這樣的保溫桶結(jié)構(gòu)簡單，具有明顯的保溫效果，被人們廣泛使用，但是不具備快速冷卻的功能。

而目前能夠進(jìn)行冷卻的容器，一般采用傳統(tǒng)的“制冷四大件”或是利用熱電制冷的原理進(jìn)行制冷，其缺點(diǎn)在于設(shè)備復(fù)雜，造價較高。

因此，至今為止市場上沒有兼具保溫和快速冷卻作用的兩用容器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了同時克服現(xiàn)有保溫桶不具備快速冷卻的功能，以及現(xiàn)有冷卻容器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價較高技術(shù)缺陷，本實(shí)用新型提供一種具有保溫和快速冷卻功能的兩用桶。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型通過對傳統(tǒng)保溫桶的桶蓋加裝文丘里管射流器及小型風(fēng)機(jī)，利用高速氣流制得桶內(nèi)負(fù)壓，從而加快桶內(nèi)水分蒸發(fā)，起到降溫效果。具體結(jié)構(gòu)是：

一種具有保溫和快速冷卻功能的兩用桶，它包括保溫桶身和保溫桶蓋，其特征在于，桶蓋上至少設(shè)有一個文丘里射流器，文丘里射流器與桶腔相通；在每個文丘里射流器入口設(shè)有電動風(fēng)機(jī)；在文丘里射流器入口和出口均設(shè)有可拆卸式濾罩；

為了提高文丘里射流器與桶蓋間的氣密性，所述的文丘里射流器通過螺紋旋在桶蓋上。

為了便于冷藏食物、藥品等，在桶腔內(nèi)設(shè)有一個導(dǎo)熱隔板，導(dǎo)熱隔板將桶腔分為上下兩個腔體，上腔體作為制冷腔，下腔體作為冷藏腔，在冷藏腔對應(yīng)的桶身上開有開啟門。開動風(fēng)機(jī)后，上部利用水作為工質(zhì)進(jìn)行制冷。下部形成溫度較低的冷藏腔。也可將此模型擴(kuò)大——冷藏腔相當(dāng)于車艙，制得的冷水以低溫輻射的形式向車內(nèi)制冷。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：

(1)本實(shí)用新型可以保溫制冷兩用。

(2)當(dāng)制冷時，拋開傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)由壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥、蒸發(fā)器四大件或熱電偶系統(tǒng)組成的固有結(jié)構(gòu)，僅利用氣流高速運(yùn)動形成的負(fù)壓加速水的蒸發(fā)來實(shí)現(xiàn)降溫目的，大大簡化了制冷的設(shè)備組成，整套裝置原理簡單，造價較低，方便實(shí)用。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中以設(shè)一個文丘里射流器為例；

圖2是本實(shí)用新型加有隔板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型的制冷原理示意圖，圖中以桶內(nèi)加有熱水為例；

圖4是利用本實(shí)用新型驗(yàn)證制冷效果的水溫變化擬合曲線。

圖中：1-桶身，2-桶蓋，3-文丘里射流器，4-電動風(fēng)機(jī)，5-濾罩，6-冷藏腔，7-開啟門，8-制冷腔，9-導(dǎo)熱隔板。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。

圖1是設(shè)有一個文丘里射流器的保溫桶，從圖1中可以看出：它的桶體是由雙層桶身1和桶蓋2通過螺紋旋在一起形成的，桶蓋中心設(shè)有螺紋孔，文丘里射流器3的喉部支管旋在桶蓋螺紋孔上；在文丘里射流器3入口設(shè)有電動風(fēng)機(jī)4；在文丘里射流器3入口和出口均設(shè)有可拆卸式的濾罩5。

圖2是桶身1內(nèi)設(shè)有導(dǎo)熱隔板9的實(shí)施例，從圖中可以看出：導(dǎo)熱隔板9將桶身1的內(nèi)腔隔成上下兩個腔體，上腔體作為制冷腔8，下腔體作為冷藏腔6，在冷藏腔6對應(yīng)的桶身1上開有開啟門7。開動風(fēng)機(jī)后，上部制冷腔8利用水作為工質(zhì)進(jìn)行制冷。下部形成溫度較低的冷藏腔6。也可將此模型擴(kuò)大——冷藏腔相當(dāng)于車艙，制得的冷水以低溫輻射的形式向車內(nèi)制冷。

實(shí)施例中的桶蓋1和桶身2均使用絕熱承壓材料制得(如不銹鋼+聚氨酯發(fā)泡)，桶身與桶蓋間應(yīng)保證較好的氣密性。

下面結(jié)合使用方法和圖3說明本實(shí)用新型的保溫和快速制冷原理。

當(dāng)需要保溫的時候，關(guān)閉電動風(fēng)機(jī)4，此時該桶相當(dāng)于一個普通的保溫桶，可減緩?fù)皟?nèi)物品溫度下降，起到保溫效果。

當(dāng)需要快速制冷的時候，開動電動風(fēng)機(jī)4，外界氣流流向文丘里射流器；根據(jù)流體力學(xué)伯努利方程，通過文丘里射流器喉部時，因截面變窄，從而流速加快，壓強(qiáng)變小。這時桶內(nèi)的氣體(水蒸氣)會被吸引，并從此排出。隨著桶內(nèi)氣體的排出，水面上部的壓強(qiáng)逐漸減小，水表面飽和空氣層與水面上部的壓強(qiáng)差逐漸增大，從而水的蒸發(fā)速率加快。由于桶身絕熱，水蒸發(fā)時吸收的熱量幾乎全部來自自身。水的汽化潛熱約為2500KJ/kg，數(shù)值較大，因此只需蒸發(fā)少量的水，便可使水的溫度有明顯下降。實(shí)驗(yàn)證明，該裝置不僅可以加快水的冷卻，而且可以使常溫的水冷卻到室溫以下。

下面利用試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證本實(shí)用新型的制冷效果。

實(shí)驗(yàn)裝置：鋼制保溫桶(50L，近似相當(dāng)于絕熱容器)，文丘里管射流器(進(jìn)口直徑4寸)，小型吹風(fēng)機(jī)、電子溫度計，電子風(fēng)速儀，秒表等。

實(shí)驗(yàn)方案:在鋼制保溫桶里盛裝350ml的水，并保證容器密閉。利用小型吹風(fēng)機(jī)在文丘里管入口處吹風(fēng)。每隔一定時間后測量降溫效果，探索溫降規(guī)律，得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表一。

表1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 室溫：23℃

(說明：實(shí)驗(yàn)2為每間隔10分鐘，打開容器，測量水溫。實(shí)驗(yàn)3為間隔20分鐘打開容器，測量水溫。實(shí)驗(yàn)5為相同初始水溫，水量下的自然冷卻過程。風(fēng)速為文丘里管射流器出口風(fēng)速)

將實(shí)驗(yàn)1、2的數(shù)據(jù)擬合如下(見圖4)，發(fā)現(xiàn)水溫近似呈現(xiàn)指數(shù)形式下降。開始時降溫卻快，后期降溫慢。這是因?yàn)樗疁剌^低時對應(yīng)的飽和水蒸氣分壓力較小。兩組數(shù)據(jù)所在曲線基本重合。

對比實(shí)驗(yàn)1、4，發(fā)現(xiàn)水的初溫越高，水溫下降幅度越大。但最終水溫都穩(wěn)定在15℃附近。這一溫度與環(huán)境溫度及容器的保溫效果有關(guān)，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)裝置不能達(dá)到絕對絕熱，當(dāng)水溫低于室溫一定值后，便會從外界吸熱。

對比實(shí)驗(yàn)4、5，發(fā)現(xiàn)自然冷卻速度較慢，且自然冷卻最終溫度只能達(dá)到室溫附近。而使用該裝置，可明顯加快冷卻速度，且30min后水溫可低于室溫7℃左右。

對比實(shí)驗(yàn)1、6，發(fā)現(xiàn)風(fēng)速為5.45m/s比風(fēng)速為17.5m/s的情況，水溫下降更快。

綜合以上實(shí)驗(yàn)及分析，證明本實(shí)用新型具有一定的制冷降溫效果，并得到如下結(jié)論：制冷降溫的效果主要受初始水溫，文丘里管里的氣體流速，降溫時間等眾多因素影響。初始水溫越高，降溫效果越明顯；文丘里管氣流速度越高，喉部形成的負(fù)壓越大，容器內(nèi)部壓力越低，則水分蒸發(fā)越快；在初始階段，水的降溫速度較快，隨著時間推移，降溫速度減慢。將實(shí)驗(yàn)1、2的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到利用該裝置制冷時水溫的變化趨勢近似指數(shù)型下降。此外，環(huán)境溫度和容器的保溫效果一定程度上決定了最后水溫的穩(wěn)定值。水分蒸發(fā)的速度快慢還應(yīng)受蒸發(fā)面積，容器體積，文丘里管射流器的規(guī)格等因素影響。