一种具有保温和快速冷却功能的两用桶的制作方法

本实用新型涉及一种具有保温和快速冷却功能的两用桶。该桶可对热水、熟食等装入其中的物品进行保温(减缓其降温速度)和快速冷却(加快其降温速度或使其温度降到室温以下)。

背景技术：

日常生活中，我们通常需要对食物进行保温。但有时为了节省时间、防止烫伤等目的，我们也需要对食物进行快速冷却。

现有技术中对食物的保温，通常采用保温桶。市场上一般的保温桶具有以下结构和特点：桶有三层结构，内外两层由铝或不锈钢加工而成，中间夹着一层保温材料(一般为聚氨酯发泡材料)；桶的上部加有同样结构，密闭性较好的桶盖。这样的保温桶结构简单，具有明显的保温效果，被人们广泛使用，但是不具备快速冷却的功能。

而目前能够进行冷却的容器，一般采用传统的“制冷四大件”或是利用热电制冷的原理进行制冷，其缺点在于设备复杂，造价较高。

因此，至今为止市场上没有兼具保温和快速冷却作用的两用容器。

技术实现要素：

为了同时克服现有保温桶不具备快速冷却的功能，以及现有冷却容器结构复杂，造价较高技术缺陷，本实用新型提供一种具有保温和快速冷却功能的两用桶。

为达到上述目的，本实用新型通过对传统保温桶的桶盖加装文丘里管射流器及小型风机，利用高速气流制得桶内负压，从而加快桶内水分蒸发，起到降温效果。具体结构是：

一种具有保温和快速冷却功能的两用桶，它包括保温桶身和保温桶盖，其特征在于，桶盖上至少设有一个文丘里射流器，文丘里射流器与桶腔相通；在每个文丘里射流器入口设有电动风机；在文丘里射流器入口和出口均设有可拆卸式滤罩；

为了提高文丘里射流器与桶盖间的气密性，所述的文丘里射流器通过螺纹旋在桶盖上。

为了便于冷藏食物、药品等，在桶腔内设有一个导热隔板，导热隔板将桶腔分为上下两个腔体，上腔体作为制冷腔，下腔体作为冷藏腔，在冷藏腔对应的桶身上开有开启门。开动风机后，上部利用水作为工质进行制冷。下部形成温度较低的冷藏腔。也可将此模型扩大——冷藏腔相当于车舱，制得的冷水以低温辐射的形式向车内制冷。

本实用新型的优点是：

(1)本实用新型可以保温制冷两用。

(2)当制冷时，抛开传统制冷系统由压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器四大件或热电偶系统组成的固有结构，仅利用气流高速运动形成的负压加速水的蒸发来实现降温目的，大大简化了制冷的设备组成，整套装置原理简单，造价较低，方便实用。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图，图中以设一个文丘里射流器为例；

图2是本实用新型加有隔板的结构示意图；

图3是本实用新型的制冷原理示意图，图中以桶内加有热水为例；

图4是利用本实用新型验证制冷效果的水温变化拟合曲线。

图中：1-桶身，2-桶盖，3-文丘里射流器，4-电动风机，5-滤罩，6-冷藏腔，7-开启门，8-制冷腔，9-导热隔板。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型的技术方案。

图1是设有一个文丘里射流器的保温桶，从图1中可以看出：它的桶体是由双层桶身1和桶盖2通过螺纹旋在一起形成的，桶盖中心设有螺纹孔，文丘里射流器3的喉部支管旋在桶盖螺纹孔上；在文丘里射流器3入口设有电动风机4；在文丘里射流器3入口和出口均设有可拆卸式的滤罩5。

图2是桶身1内设有导热隔板9的实施例，从图中可以看出：导热隔板9将桶身1的内腔隔成上下两个腔体，上腔体作为制冷腔8，下腔体作为冷藏腔6，在冷藏腔6对应的桶身1上开有开启门7。开动风机后，上部制冷腔8利用水作为工质进行制冷。下部形成温度较低的冷藏腔6。也可将此模型扩大——冷藏腔相当于车舱，制得的冷水以低温辐射的形式向车内制冷。

实施例中的桶盖1和桶身2均使用绝热承压材料制得(如不锈钢+聚氨酯发泡)，桶身与桶盖间应保证较好的气密性。

下面结合使用方法和图3说明本实用新型的保温和快速制冷原理。

当需要保温的时候，关闭电动风机4，此时该桶相当于一个普通的保温桶，可减缓桶内物品温度下降，起到保温效果。

当需要快速制冷的时候，开动电动风机4，外界气流流向文丘里射流器；根据流体力学伯努利方程，通过文丘里射流器喉部时，因截面变窄，从而流速加快，压强变小。这时桶内的气体(水蒸气)会被吸引，并从此排出。随着桶内气体的排出，水面上部的压强逐渐减小，水表面饱和空气层与水面上部的压强差逐渐增大，从而水的蒸发速率加快。由于桶身绝热，水蒸发时吸收的热量几乎全部来自自身。水的汽化潜热约为2500KJ/kg，数值较大，因此只需蒸发少量的水，便可使水的温度有明显下降。实验证明，该装置不仅可以加快水的冷却，而且可以使常温的水冷却到室温以下。

下面利用试验进一步验证本实用新型的制冷效果。

实验装置：钢制保温桶(50L，近似相当于绝热容器)，文丘里管射流器(进口直径4寸)，小型吹风机、电子温度计，电子风速仪，秒表等。

实验方案:在钢制保温桶里盛装350ml的水，并保证容器密闭。利用小型吹风机在文丘里管入口处吹风。每隔一定时间后测量降温效果，探索温降规律，得到实验数据如表一。

表1实验数据 室温：23℃

(说明：实验2为每间隔10分钟，打开容器，测量水温。实验3为间隔20分钟打开容器，测量水温。实验5为相同初始水温，水量下的自然冷却过程。风速为文丘里管射流器出口风速)

将实验1、2的数据拟合如下(见图4)，发现水温近似呈现指数形式下降。开始时降温却快，后期降温慢。这是因为水温较低时对应的饱和水蒸气分压力较小。两组数据所在曲线基本重合。

对比实验1、4，发现水的初温越高，水温下降幅度越大。但最终水温都稳定在15℃附近。这一温度与环境温度及容器的保温效果有关，因为实验装置不能达到绝对绝热，当水温低于室温一定值后，便会从外界吸热。

对比实验4、5，发现自然冷却速度较慢，且自然冷却最终温度只能达到室温附近。而使用该装置，可明显加快冷却速度，且30min后水温可低于室温7℃左右。

对比实验1、6，发现风速为5.45m/s比风速为17.5m/s的情况，水温下降更快。

综合以上实验及分析，证明本实用新型具有一定的制冷降温效果，并得到如下结论：制冷降温的效果主要受初始水温，文丘里管里的气体流速，降温时间等众多因素影响。初始水温越高，降温效果越明显；文丘里管气流速度越高，喉部形成的负压越大，容器内部压力越低，则水分蒸发越快；在初始阶段，水的降温速度较快，随着时间推移，降温速度减慢。将实验1、2的数据进行拟合，得到利用该装置制冷时水温的变化趋势近似指数型下降。此外，环境温度和容器的保温效果一定程度上决定了最后水温的稳定值。水分蒸发的速度快慢还应受蒸发面积，容器体积，文丘里管射流器的规格等因素影响。