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基本信息

作品名称:
螺旋式发热片速热型防辐射电磁热水器
大类:
科技发明制作B类
小类:
能源化工
简介:

作品运用了物理学、流体力学、传热学等方面的知识,在现有热水器的基础上,对其结构与技术上的改良,利用螺旋形发热片,增大水的受热面积,促进流体处于湍流状态,强化对流换热,整体上形成 “水包热”和“热包水”加热效果。作品采用水电分离加热,解决了漏电的问题;利用涡流效应加热水,对水磁化,避免水垢产生,并且具有分解钙质、抗菌消炎等作用;没有预热时的热量散失,及储水式热水器剩余热水的浪费现象,更加环保节能。

详细介绍:

引言:
通过对当前热水器的调查,发现占主导地位的是燃气热水器和电热水器。燃气热水器虽然容易取得供热源,但使用过程中会排出的废气和毒气,具有污染环境、损害人体健康、热效率低等缺点,特别是这个假期身边有名同学在家煤气中毒死亡,让我不得不深思其安全性。电热水器种类可分为储水式和即热式,储水式热水器的体积比较大,有水量限制,在使用前需要预热20到30分钟,并且存在散热损失;即热式热水器,依旧是电阻式加热,加大其功率,并在出水口采取再加热的方式,由传统的“水包热”变成了“热包水”,虽有所改进但仍旧需要几分钟的预热时间。这些问题一来受到当前家庭居住面积制约,二来也与追求效率的时代时间观相左,正是电阻热水器市场发展缓慢的关键。所以探讨和研究电磁热水器的性能和优缺点显得尤为重要。
优势
本作品是由交变电流产生的感应电动势作用在电阻率很小金属材料中,会使整块金属内部激起强大的涡电流,进而放出焦耳热。螺旋形的发热片设计可以增大水流通过时的受热面积,强化对流换热,整个布局就形成了“水包热”和“热包水”两种加热模式。并使得水流通过的路径由直线改为曲线,增加总的路程,延长加热时间,使其被充分加热,也可以改变水流截面积,使流速得以控制,进而找到使对流换热系数h达到一个最大值的平衡点。考虑到电磁辐射作为人为电磁波污染的一种和对人体、环境、设备都会产生影响,设计中在降温层的外围加上了屏蔽体并同时将屏蔽体接地来解决交变电场和高频磁场所带来的不良后果,最后在外壳内侧涂上以铁氧体为主的磁介质吸波剂,从而解决电磁辐射的问题,用户可以放心使用。
相关设计
①传统热水器采用的是在内胆中进行电阻式加热,由于内胆的保温功能并不能达到理想的绝热状态,所以此方式必然会有一部分热量损失,而设计作品的加热方式是遵循电能—磁能—热能的转换模式,加热的水直接就被使用,速热型电磁热水器因不用提前预热,也就没有预热时的热量散失,也没有储水式热水器多加热的未用的剩余热水的浪费,以短时间加热流水,从而真正做到了节省。经过计算可知它比传统的储水式热水器节省30%-50%左右的电能,从这一点,更加显示了其优势。
②据了解对于热水器厂商给定的保修年限中,维修的主要对象是加热管,内胆是热水器中原材料最贵的一个,也是最不容易维修的一个,一旦坏掉整个热水器是也就报废了。这种速热型是不同于储热型,省去了内胆中这一耗费最大的材料,降低了产品造价。
③产品的初步设计尺寸是Φ100*200的大小,体积小巧,占用空间少,在极大程度上改善了家居布置的情况。用此种热水器时不用担心热水够不够用,也无须像储水式热水器那样不用时也要通电保持水温,这些优点是电阻热水器所达不到的。
④运用单片基的知识可以到达智能化,使其具有自动记忆功能,下一次开启时会自动设置为用户上一次的使用温度,减少按键的使用次数,增加元件使用寿命,节约成本。
⑤在选用热水器的时候人们关注的第一个要点就是安全,只有在保障安全的前提下才能放心的使用,电热水器普遍的加热过程是:水在加热体中流动,水电混合,一旦发热体漏电,水中即带有电流,造成危险。此设计采用了水电分离的非接触式加热,水和发热体之间有一定距离空间,这空气是绝对绝缘,产品根本涉及不到绝缘不绝缘的问题,更不会传到水中,所以是不存在漏电之后引发用户被电到的情况,这也是本设计最具优势的特征,使用很安全。
相信在不久的将来,热水器市场必将发展成以电磁热水器为主导的新局面,本作品涉及的技术改良和优势创新的特点也会被广泛的应用于新型的电磁热水器中去。

获奖情况:

第十二届“挑战杯”省赛作品 省赛三等奖
河北工业大学“挑战杯”评比获特等奖

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