专利名称：回热式电热饮水器的制作方法
技术领域：
回热式电热饮水器，是一种由管状电热元件加热的饮水器具，属于机械领域。由于卫生消毒的需要，饮用水必须加热到95℃以上。但它必须冷却到一定温度才能被人们正常饮用。在炎热的夏天，大多数人喜欢饮用30℃以下的凉开水，春，秋季宜于饮用35°－40°的温开水，冬季最适宜的饮水温度是40°－50℃。超过55℃就会感觉有些烫了，超过65℃的水，一般人无法立即饮用。一般情况下都是通过向周围空气散热而降低开水的温度，再加以饮用。在这过程中，很多能量便白白浪费掉了。以夏天为例，设自来水给水温度为20℃，烧开一公斤水需热量80仟卡。再由100℃冷却到30℃，以供饮用，则需散热70仟卡，故87.5％的热量被浪费掉了。而回热式电热饮水器便避免了这种浪费。
图1为这种饮水器具的原理图。自来水(设温度为T1)流经截止伐9和调节伐8，设这段内的流量为W。然後分为两个支路第一路向下经调节伐10进入回热换热器11的管外侧的下端入口(这一支路的流量设为W1)，再流过回热换热器11，从而被加热升温至T2，再从回热换热器11的管外侧的上端出口引出；第二路向上流经调节伐7(这一支路的流量设为W2)。两支路汇合后(设温度为T3)，再进入电加热器2的下端入口。被加热升温後，由电加热器2的上端出口流出(设温度为T4)，再进入回热换热器11的管内侧的上端入口，经回热换热器11被冷却後(设温度为T5)，送至凉开水柜5供给用户。截止伐12和截止伐13是两个排污伐，正常运行时处于关闭状态。热电偶1和热电偶4分别测量电加热器2出口温度T4和供应饮水的温度T5。水位计6用以监测电加热器2的水位。管式电热元件3用来加热。
可建立下述方程W＝W1＋W2(1)WT3＝W1T2＋W2T1(2)W1Cp(T2－T1)＝WCp(T4－T5) (3)
W1Cp(T2－T1)＝KF［(T4＋T5)／2－(T1＋T2)／2］ (4)WCp(T4－T3)＝N (5)其中Cp－水的比热仟卡／仟克.℃；F－回热换热器11的管外表面积米2；K－回热换热器11的传热系数仟卡／小时.米2℃N－电加热器2的功率仟卡／小时。
解方程(1)－(5)，可得T4=NCpW+2NWCp(2WCpKF+u)+T1]]>T5＝ (N)/(CpW) ＋T1(7)其中 u＝ (W2)/(W1)从(7)可知，调节总流量W时可调节T5；从(6)可知，调节总流量W和流量比u时可调节T4。
为保证消毒的要求，设取T4＝97℃，这样，从(6)可知，当u选定后，W就被确定了，从而由(7)可知T5也被确定了，所以供应水温T5只取决于流量比u。
调节调节伐7和调节伐10可改变流量比u，调节调节伐8可改变总流量W。
饮水器的操作步骤如下1.关闭截止伐9，其余伐门全部打开，排污。
2.关闭截止伐12和调节伐7，打开截止伐9，向回热换热器11的管外侧和电加热器2内充水。当电加热器2的水位到达额定值时，关闭调解伐8，并根据供应饮水温度的要求，将调节伐7调节到某一位置(关小调节伐7，则供应饮水温度T5将下降；当需供应凉开水时，应将调节伐7关闭)。
3.将管式电热元件3通电加热，当T4约为95℃时(这段时间约需3分钟)，关闭截止伐13，并缓缓打开调节伐8，并开始供应饮水。
4.不断调节调节伐8，使T4始终为97±3℃(随着回热换热器11管内侧水位的不断提高，调节伐8应逐渐开大)，直至此温度不再变化为止(这段时间约需3－5分钟)。以后就可以连续不断地供应饮水了。
5.当T5不符合要求时，可调节调节伐7和调节伐8。并应注意始终保证T4在97±3℃之内。
当需供应沸开水时，上述的步骤2应改为关闭截止伐12和调节伐10，打开截止伐9，向回热换热器11及电加热器2内充水，当电加热器2的水位到达额定值时，关闭调节伐8。
本器具最适宜供应凉开水和温开水。
图2为本器具的结构原理图。电加热器2放置在回热换热器11的上面。在电加热器2内，有热电偶1和管式电热元件3。在回热换热器11内有一个内桶体16和外桶体14，它们两者之间有一根与之紧密接触的螺旋形的换热管15。由电加热器2的右上端出来的沸开水，从回热换热器11的右上端进入换热管15内，并旋转向下由右下端流出。自来水从回热换热器11的左下端进入换热管15的外侧，并旋转向上由回热换热器11的左上端流出。这种换热器的特点是可提高流速，从而提高传热系数，另外，换热管15内外两侧的体积很小，故有利于快速达到热平衡，缩短操作时间。
回热换热器11和电加热器2的外表面及所有热水管道均应包有绝热层，以降底能耗。
回热换热器11可大致按下述步骤加工内筒体16用无缝钢管制造。换热管15成形后，将内筒体16和换热管15旋入在一起，使两者紧密接触。外筒体14采用钢板卷制，卷好后，将其套在换热管15外，再压紧，焊接，在焊接时，应在个别点上将换热管15与外筒体14点焊在一起，以防在工作时，换热管15振动。
下面介绍一下设计举例。
管式电热元件个数3个电加热器功率N2仟瓦3自来水温 T120℃最低供应水温 T530℃给水总流量W516公斤／小时回热换热器功率 3.16×104仟卡／小时换热管φ17×2管内侧流速1.102米／秒管内侧平均水温65℃管内侧雷诺数 3.21×104管内侧普朗特数2.98管内侧努赛尔特数143.4管内侧放热系数 6.29×103仟卡／米2.小时.℃管内侧摩擦阻力系数0.0231管外侧流速0.9885米／秒管外侧平均水温55℃管外侧雷诺数 1.16×104管外侧普郎特数3.26管外侧努赛尔特数65.65管外侧放热系数 6.11×103管外侧摩擦阻力系数0.0283传热系数 K 2.33×103传热表面积 F 1.548米2换热管有效段长度29米内筒体φ328×5
外筒体φ371×3换热管圈数27圈管内侧流动阻力 0.315公斤／厘米2管外侧流动阻力 0.672公斤／厘米2总流动阻力 1.1公斤／厘米2热平衡时间约6分钟可见，6仟瓦的回热式电热饮水器，每小时可供应凉开水约500公斤，如其每天工作8小时，便可满足2500人的饮水需要。电费成本约2.6厘／公斤饮水，略低于普通的烧煤锅炉。
各调节伐和截止伐均可采用旋塞伐。由于在一天当中，自来水压力会有所变化，所以应定期对本器具进行观察，并调节调节伐8(约1－2小时调节一次)，以保证T4在97±3℃范围之内。如自来水压力变化很小(例如在夜间工作时)，可不必专人监护。
权利要求1.一种用管式电热元件加热的，且采用自来水的电热饮水器，其特征在于a.在电加热器2上，用管路连通一个回热换热器11。b.自来水进水管与回热换热器11低温侧的进水口相连通；回热换热器11低温侧的出水口与电加热器2的进水口相连通；电加热器2的出水口与回热换热器11高温侧的进水口相连通；回热换热器11高温侧的出水口与凉开水柜5相连通。
2.根据权利要求1所述的回热换热器，其特征在于，其有一个螺旋形的换热管15，一个内筒体16和一个外体筒14。
3.根据权利要求1和权利要求2所述的回热换热器，其特征在于，换热管15与内筒体16紧密接触，换热管15与外筒体14紧密接触。
专利摘要回热式电热饮水器，属机械领域。自来水经电加热器后被加热成开水，再流经回热换热器被冷却成便于饮用的凉(或温)开水。同时给水在回热换热器内被预热后再进入电加热器，饮水温度可调，减轻劳动，降低能耗，可昼夜连续工作，6仟瓦的饮水器每小时可提供凉开水约500公斤。
文档编号F28D7/00GK2045084SQ88208218
公开日1989年9月27日 申请日期1988年7月13日 优先权日1988年7月13日
发明者梁今玉 申请人:梁今玉