高效节能水壶的制作方法

本发明涉及日常生活用品技术领域，尤其涉及高效节能水壶。

背景技术：

当前市场上销售的加热水壶作为家庭必需品，每年的产销量巨大。种类虽然五花八门，也在一定程度上满足人们的需要。但是这些看似很全面的加热水壶，却存在着巨大的能源浪费，经过对实验数据的细致分析以及公式推算，在大部分电加热水壶的有限使用年限中，其自身没有得到有效利用的能源经过折合，浪费价值甚至高达水壶自身价值的几十倍。目前虽有学者对于水加热的节能利用进行了研究，如CN103829792A的高效节能电热水壶，该专利是水加热节能技术利用的一个典范，但是却没有从源头上节能，而是在能源浪费后进行节能，有亡羊补牢之嫌。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中加热水壶不能合理利用能源的技术问题，本发明提供一种高效节能水壶。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高效节能水壶，包括壶体，所述壶体底部外表面为平面，壶体底部的内表面为向壶体内腔凸起的实心球面结构，壶体底部的内表面上还开设有若干凹槽，所述凹槽呈倒锥形，凹槽的尖端向下，所述壶体底部的内表面上还均布有多个肋片，所述多个肋片呈发散状均匀分布，肋片的内端部均相互连接于壶体底部的内表面的中心，肋片的外端部均均匀分散于壶体底部的内表面的外延圆周上，肋片的底部均固定连接在壶体底部的内表面上。本发明的高效节能水壶，由于在壶体底部的内表面上开设了很多小凹槽，使得壶体底部的换热面积增大，凹槽能够聚集热能，成为汽化核心最有利的地点，产生的气泡在形成，成长以及脱离壶体底部的内表面会引起各种扰动，从而达到强化换热的效果，其强化传热效果在部分时段甚至高达10⁵～10⁶(W/m²)的量级，比相同温差变化范围内水的强制对流的热流密度至少高一个量级；加装肋片也能够增加了换热面积，肋片与壶体底部的内表面的连接处也会产生气泡，增强扰动，强化传热，实现热能的超高效传递。

进一步，具体地，所述壶体底部的内表面为圆锥中心角为160～175°的凸起的球面。凸球面型的底面可以使得靠近底部的不同层面的水得到尽快地加热，加快上层冷却水与底部热水的扰动，此外在该范围内的圆锥中心角可以进一步促进气泡的产生。

进一步，具体地，所述凹槽槽口的直径d为0.5～0.8mm，凹槽的圆锥中心角α1为15～20°，深度h为0.5～0.8mm，相邻凹槽之间的间距为1.5～2.4mm。凹槽的作用是能产生更多的汽化核心，继而加速扰动，凹槽口的直径如果过大，则气泡的表面张力大于压差，气泡内的蒸汽凝结，气泡瓦解，但若直径过大，能够成为汽化核心的气泡量就会减少。凹槽的圆锥中心角以及凹槽的深度和相邻凹槽间的间距都会对气泡的生成造成影响，只有在一定范围内才能促进气泡的生成。

进一步，具体地，所述肋片的数量为12条，高度为2～3mm，厚度为2～3mm。肋片可以增大传热面积，此外肋片与凸起球面交接处也易形成气泡产生汽化核心。

本发明的有益效果是，本发明的高效节能水壶，由于在壶体底部的内表面上开设了很多小凹槽，凹槽成为汽化核心最有利的地点，产生的气泡在形成，成长以及脱离壶体底部的内表面会引起各种扰动，从而达到强化换热的效果，其强化传热效果在部分时段甚至高达10⁵～10⁶(W/m²)的量级，比相同温差变化范围内水的强制对流的热流密度至少高一个量级；加装肋片也能够增加了换热面积，肋片与壶体底部的内表面的连接处也会产生气泡，增强扰动，强化传热，实现热能的超高效传递节约能源；结构简单，使用成本低，符合节能减排与能源高效利用的原则。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明高效节能水壶的壶体底部的剖视图。

图2是图1的俯视图。

图3是本发明高效节能水壶的壶体底部的凹槽的剖面示意图。

图中：1、壶体底部外表面，2、壶体底部的内表面，21、凹槽，22、肋片。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1和2所示，是本发明最优实施例，一种高效节能水壶，包括壶体，壶体底部外表面1为平面，壶体底部的内表面2为向壶体内腔凸起的实心球面结构，壶体底部的内表面2上还开设有若干凹槽21，所述凹槽21呈倒锥形，凹槽21的尖端向下，所述壶体底部的内表面2上还均布有多个肋片22，所述多个肋片22呈发散状均匀分布，肋片22的内端部均相互连接于壶体底部的内表面2的中心，肋片22的外端部均均匀分散于壶体底部的内表面2的外延圆周上，肋片22的底部均固定连接在壶体底部的内表面2上。

壶体底部的内表面2为圆锥中心角为160～175°的凸起的球面。如图3所示，凹槽21槽口的直径d为0.5～0.8mm，凹槽21的圆锥中心角α1为15～20°，深度h为0.5～0.8mm，相邻凹槽21之间的间距为1.5～2.4mm。肋片22的数量为12条，高度为2～3mm，厚度为2～3mm。

壶体底部材料为304不锈钢。将原本平板状的底部进行加工，调整为布满凹槽21的多孔新型加热板，凹槽21也可以替换为裂纹、裂穴和凹坑，凹坑、裂纹和裂穴会成为汽化核心，大幅度增加水加热时所产生的气泡，而气泡在形成，成长，以及脱离壶体底部时会引起各种扰动，达到强化换热的效果，比相同温差变化范围内水的强制对流的热流密度至少高一个量级。

壶体底部内表面2加装肋片22，增加换热面积，达到强化换热的效果，在肋片22与壶体底部内表面2连接处也可以产生大量气泡，同时肋片22呈弧形，12条肋片22均匀分布排列呈发散状的螺旋状，进一步加强水体的扰动，有助于气泡快速升起。

实心凸台结构的壶体底部，增加气泡产生面积的同时，球面形表面与圆锥形的凹坑配合，加速气泡的产生和成长，相对于平板状结构产生的气泡又大又快。

对于壶体底部加工方式可以采取以下几种措施：

(1)运用烧结、钎焊、火焰喷涂、电离沉积等物化耦合方法在加热板表面造成多孔结构；

(2)运用机械加工方法在加热板表面造成多孔结构；

(3)翅片加工采用一体化浇筑成型工艺。

壶体底部的结构不仅可以用于一体化及分体式电加热水壶，还可以用于普通加热水壶等所有相关类似场合。经试验，烧开同体积的水所需的时间能加快0.6～0.8倍，从而达到节约能源的目的。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。