河北工業(yè)大學(xué)專(zhuān)區(qū)
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基本信息
- 作品名稱(chēng)：
- 螺旋式發(fā)熱片速熱型防輻射電磁熱水器
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作B類(lèi)
- 小類(lèi)：
- 能源化工
- 簡(jiǎn)介：
作品運(yùn)用了物理學(xué)、流體力學(xué)、傳熱學(xué)等方面的知識(shí)，在現(xiàn)有熱水器的基礎(chǔ)上，對(duì)其結(jié)構(gòu)與技術(shù)上的改良，利用螺旋形發(fā)熱片，增大水的受熱面積，促進(jìn)流體處于湍流狀態(tài)，強(qiáng)化對(duì)流換熱，整體上形成 “水包熱”和“熱包水”加熱效果。作品采用水電分離加熱，解決了漏電的問(wèn)題；利用渦流效應(yīng)加熱水，對(duì)水磁化，避免水垢產(chǎn)生，并且具有分解鈣質(zhì)、抗菌消炎等作用；沒(méi)有預(yù)熱時(shí)的熱量散失，及儲(chǔ)水式熱水器剩余熱水的浪費(fèi)現(xiàn)象，更加環(huán)保節(jié)能。
- 詳細(xì)介紹：
引言：
通過(guò)對(duì)當(dāng)前熱水器的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)占主導(dǎo)地位的是燃?xì)鉄崴骱碗姛崴?。燃?xì)鉄崴麟m然容易取得供熱源，但使用過(guò)程中會(huì)排出的廢氣和毒氣，具有污染環(huán)境、損害人體健康、熱效率低等缺點(diǎn)，特別是這個(gè)假期身邊有名同學(xué)在家煤氣中毒死亡，讓我不得不深思其安全性。電熱水器種類(lèi)可分為儲(chǔ)水式和即熱式，儲(chǔ)水式熱水器的體積比較大，有水量限制，在使用前需要預(yù)熱20到30分鐘，并且存在散熱損失；即熱式熱水器，依舊是電阻式加熱，加大其功率，并在出水口采取再加熱的方式，由傳統(tǒng)的“水包熱”變成了“熱包水”，雖有所改進(jìn)但仍舊需要幾分鐘的預(yù)熱時(shí)間。這些問(wèn)題一來(lái)受到當(dāng)前家庭居住面積制約，二來(lái)也與追求效率的時(shí)代時(shí)間觀相左，正是電阻熱水器市場(chǎng)發(fā)展緩慢的關(guān)鍵。所以探討和研究電磁熱水器的性能和優(yōu)缺點(diǎn)顯得尤為重要。
優(yōu)勢(shì)
本作品是由交變電流產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)作用在電阻率很小金屬材料中，會(huì)使整塊金屬內(nèi)部激起強(qiáng)大的渦電流，進(jìn)而放出焦耳熱。螺旋形的發(fā)熱片設(shè)計(jì)可以增大水流通過(guò)時(shí)的受熱面積，強(qiáng)化對(duì)流換熱，整個(gè)布局就形成了“水包熱”和“熱包水”兩種加熱模式。并使得水流通過(guò)的路徑由直線改為曲線，增加總的路程，延長(zhǎng)加熱時(shí)間，使其被充分加熱，也可以改變水流截面積，使流速得以控制，進(jìn)而找到使對(duì)流換熱系數(shù)h達(dá)到一個(gè)最大值的平衡點(diǎn)?？紤]到電磁輻射作為人為電磁波污染的一種和對(duì)人體、環(huán)境、設(shè)備都會(huì)產(chǎn)生影響，設(shè)計(jì)中在降溫層的外圍加上了屏蔽體并同時(shí)將屏蔽體接地來(lái)解決交變電場(chǎng)和高頻磁場(chǎng)所帶來(lái)的不良后果，最后在外殼內(nèi)側(cè)涂上以鐵氧體為主的磁介質(zhì)吸波劑，從而解決電磁輻射的問(wèn)題，用戶可以放心使用。
相關(guān)設(shè)計(jì)
①傳統(tǒng)熱水器采用的是在內(nèi)膽中進(jìn)行電阻式加熱，由于內(nèi)膽的保溫功能并不能達(dá)到理想的絕熱狀態(tài)，所以此方式必然會(huì)有一部分熱量損失，而設(shè)計(jì)作品的加熱方式是遵循電能—磁能—熱能的轉(zhuǎn)換模式，加熱的水直接就被使用，速熱型電磁熱水器因不用提前預(yù)熱，也就沒(méi)有預(yù)熱時(shí)的熱量散失，也沒(méi)有儲(chǔ)水式熱水器多加熱的未用的剩余熱水的浪費(fèi)，以短時(shí)間加熱流水，從而真正做到了節(jié)省。經(jīng)過(guò)計(jì)算可知它比傳統(tǒng)的儲(chǔ)水式熱水器節(jié)省30%-50%左右的電能，從這一點(diǎn)，更加顯示了其優(yōu)勢(shì)。
②據(jù)了解對(duì)于熱水器廠商給定的保修年限中，維修的主要對(duì)象是加熱管，內(nèi)膽是熱水器中原材料最貴的一個(gè)，也是最不容易維修的一個(gè)，一旦壞掉整個(gè)熱水器是也就報(bào)廢了。這種速熱型是不同于儲(chǔ)熱型，省去了內(nèi)膽中這一耗費(fèi)最大的材料，降低了產(chǎn)品造價(jià)。
③產(chǎn)品的初步設(shè)計(jì)尺寸是Φ100*200的大小，體積小巧，占用空間少，在極大程度上改善了家居布置的情況。用此種熱水器時(shí)不用擔(dān)心熱水夠不夠用，也無(wú)須像儲(chǔ)水式熱水器那樣不用時(shí)也要通電保持水溫，這些優(yōu)點(diǎn)是電阻熱水器所達(dá)不到的。
④運(yùn)用單片基的知識(shí)可以到達(dá)智能化，使其具有自動(dòng)記憶功能，下一次開(kāi)啟時(shí)會(huì)自動(dòng)設(shè)置為用戶上一次的使用溫度，減少按鍵的使用次數(shù)，增加元件使用壽命，節(jié)約成本。
⑤在選用熱水器的時(shí)候人們關(guān)注的第一個(gè)要點(diǎn)就是安全，只有在保障安全的前提下才能放心的使用，電熱水器普遍的加熱過(guò)程是：水在加熱體中流動(dòng)，水電混合，一旦發(fā)熱體漏電，水中即帶有電流，造成危險(xiǎn)。此設(shè)計(jì)采用了水電分離的非接觸式加熱，水和發(fā)熱體之間有一定距離空間，這空氣是絕對(duì)絕緣，產(chǎn)品根本涉及不到絕緣不絕緣的問(wèn)題，更不會(huì)傳到水中，所以是不存在漏電之后引發(fā)用戶被電到的情況，這也是本設(shè)計(jì)最具優(yōu)勢(shì)的特征，使用很安全。
相信在不久的將來(lái)，熱水器市場(chǎng)必將發(fā)展成以電磁熱水器為主導(dǎo)的新局面，本作品涉及的技術(shù)改良和優(yōu)勢(shì)創(chuàng)新的特點(diǎn)也會(huì)被廣泛的應(yīng)用于新型的電磁熱水器中去。- 獲獎(jiǎng)情況：
第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品 省賽三等獎(jiǎng)
河北工業(yè)大學(xué)“挑戰(zhàn)杯”評(píng)比獲特等獎(jiǎng)
