CN101245931A - 超热导负压型环保节能电暖器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种超热导负压型环保节能电暖器，具有下部的加热管腔(1)和上部的集汽管腔(2)，在加热管腔和集汽管腔之间有多个与加热管腔和集汽管腔相连通的导热管腔(3)，导热管腔(3)与垂直加热管腔的竖直线成0°～30°夹角；在加热管腔内设有电加热管(4)，在电加热管(4)周围充有超热导液(5)；集汽管腔(2)的一端设置有排气嘴(6)，导热管腔3外有散热片(7)。该超热导负压型环保节能电暖器，电热转换效率高、热传导效率高。
Description
技术领域
本发明涉及电取暖装置和制造电取暖装置的方法，具体涉及采用超热导液作为传热介质的电暖器及其制造方法。
背景技术
在寒冷地区，或者在人们特殊需要的地方，人们常常要使用取暖散热器(或称为取暖器或散热器)。取暖散热器的目的是为了加热室内空间的空气，使之适于人居住或工作。在常压下，每立方米干燥空气的质量尚不到1.3克，欲使所述干燥空气升温1度仅需1.3焦耳的能量；当然由于湿度不同时，所需能量应当略有变化。由于各式散热器传热一散热能力不一，因而加热空气的效果就会出现很大差别。
目前常用的电取暖散热器可分为毯式、挂式、嵌入式，还可分为直接式红外式、油汀式、电热膜式。在常用电取暖散热器中，红外、电热膜、电热棒加热每立方米室内空气约需50瓦能量(50w/m3)，油汀式电暖器约需40w/m3，热风机约需30w/m3，超导液电暖器也约需25w/m3。然而，因为这些电热器电热转换效率和热传导效率低，造成取暖加热速度低，一般在冬季房屋中，从冷房间开始加热到房间温度适宜居住需要很长的一段时间。
为了寻找一种传热——散热能力高的电取暖器，经过多次研究开发，我们提出一种超热导负压型环保节能电暖器，该超热导负压型环保节能电暖器具有热转换效率高和热传导效率高、成本低廉、环保安全等优点。
发明内容
本发明目的在于提供一种超热导负压型环保节能电暖器，其特征在于：具有下部的加热管腔(1)和上部的集汽管腔(2)，在加热管腔和集汽管腔之间有多个与加热管腔和集汽管腔相连通的导热管腔(3)，导热管腔(3)与垂直加热管腔的竖直线成0°～30°夹角；在加热管腔内设有电加热管(4)，在电加热管(4)周围充有超热导液(5)；集汽管腔(2)的一端设置有排气嘴(6)，导热管腔3外有散热片(7)。
优选地，所述超热导液经加热汽化(液汽相变)使汽体分子吸汽化热—汽体分子在负压下快速飞越传热—汽体分子飞到集汽管腔放出汽化潛热(汽液相变)回复为液体，实现相变循环高效传热。
优选地，所述导热管腔可以偏离竖直线0°～20°。
优选地，所述导热管腔可以偏离竖直线0°～10°。
更优选地，所述导热管腔可以偏离竖直线0°～5°。
优选地，在密闭连通的加热管腔、集汽管腔和多个导热管腔内部的气压为负压。
优选地，当被加载于电热管上的电压为220伏且通电加热稳定时，加热管腔、集汽管腔和导热管腔内的负压在-30kpa至-25kpa之间。
优选地，当被加载于电热管上的电压为250伏且通电加热稳定时，加热管腔、集汽管腔和导热管腔内的负压在-10kpa至-5kpa之间。
优选地，散热片形状为蟹形。
优选地，散热片为紫铜、铜铝复合、铝、铁、铝镁合金等能够较好散热的金属或合金材质。
另一方面，提供一种制造如上述的超热导负压型环保节能电暖器中的电加热管的方法，其包括下述步骤：将φ22mm无缝不锈钢管冷缩为φ20mm的无缝不锈钢管；将经过冷缩的无缝不锈钢管与不锈钢螺套坯紧密配合，并将螺套坯两端和冷缩的无缝不锈钢管经氩弧致密焊接，要求焊缝耐压1Mpa不漏气；将致密焊接的管套在车床顶针处置φ20.2mm活套，整体镟螺扣；将两组加热丝通电加热拉至二倍藕芯串长、断电定型，此后将两组加热丝穿入高温陶瓷四孔藕芯串之两孔中，该高温陶瓷藕芯串长度略短于冷缩无缝不锈钢管，接下来分别经另外两孔穿回。将两组电热丝公共端压焊连接为一体；将穿有定型加热丝的藕芯串放进冷缩无缝不锈钢管，使用高纯氧化铝粉填实藕芯串与冷缩无缝不锈钢管之间的空隙，并且在冷缩无缝不锈钢管与藕芯串的管口使用水玻璃粘结，并通电固化。
又一方面，提供一种制造电加热管的方法，其包括下述步骤：将φ22mm无缝不锈钢管冷缩为φ20mm的无缝不锈钢管；将经过冷缩的无缝不锈钢管与不锈钢螺套坯紧密配合，并将螺套坯两端和冷缩的无缝不锈钢管经氩弧致密焊接，要求焊缝耐压1Mpa不漏气；将致密焊接的管套在车床顶针处置φ20.2mm活套，整体镟螺扣；将两组加热丝通电加热拉至二倍藕芯串长、断电定型，此后将两组加热丝穿入高温陶瓷四孔藕芯串之两孔中，该高温陶瓷藕芯串长度略短于冷缩无缝不锈钢管，接下来分别经另外两孔穿回。将两组电热丝公共端压焊连接为一体；将穿有定型加热丝的藕芯串放进冷缩无缝不锈钢管，使用高纯氧化铝粉填实藕芯串与冷缩无缝不锈钢管之间的空隙，并且在冷缩无缝不锈钢管与藕芯串的管口使用水玻璃粘结，并通电固化。
虽说上面阐述制造适用于超热导负压型环保节能电暖器中的电加热管的方法，但是依据该方法制造的电热管可以适用于任何超热导型电暖器中。另外，本发明经过研究发现，将依据该方法制造的电热管适用于其它超热导型电暖器中也能取得良好效果。
本发明效果是：本超热导负压型环保节能电暖器，电热转换效率高、热传导效率高。一般20平米的房间，初始温度在10摄氏度时，使用本220伏，1000瓦的超热导负压型环保节能电暖器可在30分钟内达到18摄氏度。
电暖器在没有使用时或/和使用中，电暖器的腔内气压始终保持负压。即使夜间当电压升至250伏时，加热稳定后，腔内气压仍为负压，故绝无过热炸裂之虞。确保使用安全。超热导液无毒、无味、无放射性，即使在任何情况下，超热导液外泄，该电暖器在使用中也无污染，进而更确保环保、更符合绿色人文居住环境要求。
附图说明
图1为依据本发明的超热导负压型环保节能电暖器的主体结构示意图
图2(a)-2(b)为电加热管示意图：
图3为“蟹”形散热片的示意图。
图4为图1中的超热导负压型环保节能电暖器中的导热管腔与竖直线的示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种超热导负压型环保节能电暖器，具有下部的加热管腔1和上部的集汽管腔2，在加热管腔和集汽管腔之间有多个与加热管腔和集汽管腔相连通的导热管腔3，导热管腔3可以与垂直加热管腔的竖直线成0°～30°夹角；在加热管腔内设有电加热管4，在电加热管4周围充有超热导液5；集汽管腔2的一端设置有排气嘴6；导热管腔3外有散热片7。
参见图4，在加热管腔1处于水平方向时，导热管腔3可以与垂直加热管腔的竖直线成θ角，或者导热管腔3可以偏离竖直线θ＝0°～30°，具体地可以偏离竖直线0°～10°，优选偏离竖直线0°～5°，偏离竖直线0°即导热管腔3垂直于加热管腔1。
超热导液有时称为超导液，其可以采用普通市售超热导液，也可以使用本申请发明人的发明专利ZL03130209.2中的“超导液”。该超导液无毒、无污染，并且效率高。
在密闭的连通的加热管腔、集汽管腔和多个竖直的导热管腔内部的腔体内的气压为负压。
在电热管加载的电压一般可以为交流电压，但也可以为配载有相应电路的直流电压，常规为36～400伏，优选为110～360伏，更优选为180～250伏。为了方便使用，将在电热管加载的电压设计为110伏或220伏两档，或单独为110伏档或220伏档。即使使用低于36伏或高于400伏的电压，也可以激励超热导液。当然为了使超热导负压型环保节能电暖器能够通用，可以将加载在该电暖器中的电热管上的电压设计为恒定值，例如110伏或220伏，然后通过合适变压器件将所提供的外界电压转换为上述恒定值。
加热管腔、集汽管腔和导热管腔内的负压在不加热或加热到稳定时，在-100kpa至-1kpa；当电热管在额定电压220伏通电加热稳定时，为-30kpa至-25kpa气压之间；即使夜间电压升高至250伏，电热管在通电加热稳定时为-10kpa至-5kpa气压之间，仍为负压，绝无过热炸裂之虞。
超热导负压型环保节能电暖器为内热式加热。在内热式加热中，将电加热管横卧在超热导液中，热转换率最高；电热棒使超热导液汽化，汽化分子吸收汽化热，吸热效率较液态吸热大数百倍；负压时汽态分子自由程加长，汽态分子在导热管中飞越速度快，导热管及汽态分子综合导热率约为1200w/m.k(瓦/米.开尔文)；汽体分子飞至顶端放热管腔内放出汽化潜热(最高潜热)后，回复为液体，完成汽-液相变循环。
散热片为铝氧化合金，散热能力强，散热率高，散热面积也大。散热片也可以为紫铜、铜铝复合、铝、铁、铝镁合金等较好地能够散热的金属或合金材质。
散热片形状优选为如图3中所示的“蟹”形，也可以为其他常用散热片形状。通常选用散热面积大的散热片。为了适应家庭、宾馆安装位置需要，可以制造成任意其他形状。另外，散热片可以与导热管腔一体化制造。
另外，可以在图1中所示的管路上加装温控电路，利用温控电路来检测管道中的温度，进而控制给予该电暖器的加热丝的电压或电流。温控电路可以采用本领域公知的任何种类的温控器件或装置。
此外，在散热片上可以加装加湿装置，例如置于散热器上的水盒等，用于提高室内空间的湿度。也可以向该电暖气添加各种外挂附件，例如外装装饰盒、罩，利用暖烘衣物的架子或支腿等。
还有，还可以把该电暖气的散热片作成适于室内装饰格调的形状，或向散热片喷涂合适颜色。或者对散热片进行氧化，将散热片外部氧化为所需色彩，例如为了美观，采用红、绿、蓝色等。
在电暖器的各部件之间制造工艺可以采用各部分螺纹连接、铆接等工艺，也可以采用整体成形制造工艺。
详细结合图2(a)-2(b)描述电加热管制备方法。
将φ22mm无缝不锈钢管冷缩为φ20mm的无缝不锈钢管。由于无缝不锈钢管表面被高度挤压，因此无缝不锈钢管表面密度和硬度剧增；在这里不仅仅刚度增强，而且还增强了耐腐蚀性能。将经过冷缩的无缝不锈钢管与不锈钢螺套坯紧密配合，并将螺套坯两端和冷缩的无缝不锈钢管经氩弧致密焊接，要求焊缝耐压1Mpa不漏气。最后，将致密焊接的管套在车床顶针处置φ20.2mm活套，整体镟螺扣。
将两组加热丝通电加热拉至二倍藕芯串长、断电定型，此后将两组加热丝穿入高温陶瓷四孔藕芯串两孔中，该高温陶瓷藕芯串长度略短于冷缩无缝不锈钢管，接下来分别经另外两孔穿回。将两组电热丝公共端压焊连接为一体，如图2中所示。
将穿有定型加热丝的藕芯串放进冷缩无缝不锈钢管，使用高纯氧化铝粉填实藕芯串与冷缩无缝不锈钢管之间空间，并且在冷缩无缝不锈钢管与藕芯串的管口使用水玻璃封结通电固化。
虽说上面阐述制造适用于超热导负压型环保节能电暖器中的电加热管的方法，但是依据该方法制造的电热管可以适用于任何超热导型电暖器中。另外，本发明经过研究发现，将依据该方法制造的电热管用于其他类型电热器中也能取得良好效果。
在另一方面中，提供一种制造电加热管的方法，其包括下述步骤：将φ22mm无缝不锈钢管冷缩为φ20mm的无缝不锈钢管；将经过冷缩的无缝不锈钢管与不锈钢螺套坯紧密配合，并将螺套坯两端和冷缩的无缝不锈钢管经氩弧致密焊接，要求焊缝耐压1Mpa不漏气；将致密焊接的管套在车床顶针处置φ20.2mm活套，整体镟螺扣；将两组加热丝通电加热拉至二倍藕芯串长、断电定型，此后将两组加热丝穿入高温陶瓷四孔藕芯串之两孔中，该高温陶瓷藕芯串长度略短于冷缩无缝不锈钢管，接下来分别经另外两孔穿回。将两组电热丝公共端压焊连接为一体；将穿有定型加热丝的藕芯串放进冷缩无缝不锈钢管，使用高纯氧化铝粉填实藕芯串与冷缩无缝不锈钢管之间的空隙，并且在冷缩无缝不锈钢管与藕芯串的管口使用水玻璃粘结，并通电固化。
下面阐述超热导负压型环保节能电暖器的常用规格。
例子1：功率800W型超热导负压型环保节能电暖器：采用铝合金制造，尺寸为650mm(高)×890mm(宽)×30mm(厚)，有效散热面积约3.7m2。
例子2：功率1000W型超热导负压型环保节能电暖器：采用铝合金制造，尺寸为650mm(高)×1190mm(宽)×30mm(厚)，有效散热面积约4.5m2。
本发明的超热导负压型环保节能电暖器还具有多种优点，热工质为低沸点药液，在负气压下57℃即开始沸腾，利用汽液相变循环，高效散热。热工质药液无毒、无味、无放射性，即使意外摔砸致使药液泄漏，亦无毒害污染，属环保产品。药液成分皆为无机物，加热不分解。经航空航天部302所测试：在药液上空充气至3个大气压，φ0.5mm铜嘴孔机械压封情况下，估算出泄漏的气体，每年仅降低0.0124个大气压，十年仅降低0.124个大气压，这样的话仍不会影响使用。现采用负气压，泄漏将更小。
另外，根据市场需求和使用条件，本发明的超热导负压型环保节能电暖器可以制成各种功率大小，并且可以对设置各种功率档位组合。例如，对于常用的功率800W型超热导负压型环保节能电暖器，设置为500W和300W两种功率档位；当完全打开功率档位即使用800W时，通电半小时后，即达最佳散热状态。根据房间大小和墙窗隔热情况，可选用300W或500W保温。隔热良好者，保温仅需10W/m3(例如：使用面积10-12m2、房高2.6m，仅需300W保温；使用面积16m2、房高3m仅需500W保温；使用面积30m2厅，房高2.7m，则全开800W)；两种档位400W和600W的1000W型最高耗电1000W，可供使用面积40m2大厅之用。与市售油汀型电暖器相比，本发明超热导负压型环保节能电暖器约相当于油汀型电暖器近三倍热效，节能显著。
如上所述，已经清楚详细地描述了本发明的技术方案。但是，尽管参考本发明的优选实施例详细示出并描述了本发明，但本领域普通的技术人员可以理解，在不背离所附权利要求定义的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节中做出各种各样的修改。另外，本说明书中的实施方案是为了阐述说明技术方案，而不应当将保护范围具体限制至本发明中的某个具体实施例。
Claims (10)
1、一种超热导负压型环保节能电暖器，其特征在于：具有下部的加热管腔(1)和上部的集汽管腔(2)，在加热管腔和集汽管腔之间有多个与加热管腔和集汽管腔相连通的导热管腔(3)，导热管腔(3)与垂直加热管腔的竖直线成0°～30°夹角；在加热管腔内设有电加热管(4)，在电加热管(4)周围充有超热导液(5)；集汽管腔(2)的一端设置有排气嘴(6)，导热管腔3外侧有散热片(7)。
2、根据权利要求1所述的超热导负压型环保节能电暖器，其中所述超热导液(5)经加热汽化(液汽相变)使汽体分子吸汽化热—汽体分子在负压下快速飞越传热—汽体分子飞到集汽管腔放出汽化潛热(汽液相变热)并回复为液体，实现相变循环高效传热。
3、根据权利要求1所述的超热导负压型环保节能电暖器，其中所述导热管腔可以偏离竖直线0°～5°。
4、根据权利要求1所述的超热导负压型环保节能电暖器，其中在密闭连通的加热管腔、集汽管腔和多个导热管腔内部的气压为负压。
5、根据权利要求4所述的超热导负压型环保节能电暖器，其中当被加载于电热管上的电压为220伏且通电加热稳定时，加热管腔、集汽管腔和导热管腔内的负压在-30kpa至-25kpa之间。
6、根据权利要求4所述的超热导负压型环保节能电暖器，其中当被加载于电热管上的电压为250伏且通电加热稳定时，加热管腔、集汽管腔和导热管腔内的负压在-10kpa至-5kpa之间。
7、根据权利要求1所述的超热导负压型环保节能电暖器，其中散热片形状为蟹形。
8、根据权利要求1所述的超热导负压型环保节能电暖器，其中散热片为紫铜、铜铝复合、铝、铁或铝镁合金等能够较好散热的金属或合金材质。
9、一种制造如权利要求1所述的超热导负压型环保节能电暖器中的电加热管的方法，其包括下述步骤：
(1)将φ22mm无缝不锈钢管冷缩为φ20mm的无缝不锈钢管；
(2)将经过冷缩的无缝不锈钢管与不锈钢螺套坯紧密配合，并将螺套坯两端和冷缩的无缝不锈钢管经氩弧致密焊接，要求焊缝耐压1Mpa不漏气；
(3)将致密焊接的管套在车床顶针处置φ20.2mm活套，整体镟螺扣；
(4)将两组加热丝通电加热拉至二倍藕芯串长、通断电定型，此后将两组加热丝穿入高温陶瓷四孔藕芯串两孔中，该高温陶瓷藕芯串长度略短于冷缩无缝不锈钢管，接下来分别经另外两孔穿回。将两组电热丝公共端压焊连接为一体；
(5)将穿有定型加热丝的藕芯串放进冷缩无缝不锈钢管，使用高纯氧化铝粉填实藕芯串与冷缩无缝不锈钢管之间空间，并且在冷缩无缝不锈钢管与藕芯串的管口使用水玻璃封接通电固化。
10、一种电加热管的制造方法，其包括下述步骤：
(1)将φ22mm无缝不锈钢管冷缩为φ20mm的无缝不锈钢管；
(2)将经过冷缩的无缝不锈钢管与不锈钢螺套坯紧密配合，并将螺套坯两端和冷缩的无缝不锈钢管经氩弧致密焊接，要求焊缝耐压1Mpa不漏气；
(3)将致密焊接的管道在车床顶针处置φ20.2mm活套，整体镟螺扣；
(4)将两组加热丝通电加热拉至二倍藕芯串长、断电定型，此后将两组加热丝穿入高温陶瓷四孔藕芯串两孔中，该高温陶瓷藕芯串长度略短于冷缩无缝不锈钢管，接下来分别经另外两孔穿回。将两组电热丝公共端压焊连接为一体；
(5)将穿有定型加热丝的藕芯串放进冷缩无缝不锈钢管，使用高纯氧化铝粉填实藕芯串与冷缩无缝不锈钢管之间空间，并且在冷缩无缝不锈钢管与藕藕芯串的管口使用水玻璃封结通电固化。
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Effective date of registration: 20170517 Address after: 300300, Tianjin free trade test area (Airport Economic Zone) Ping Ying Road, No. 8 clothing Patentee after: Tianjin Zhong Sheng Energy Saving Technology Co., Ltd. Address before: 300071 Tianjin Nankai District City eight in the Wei Jin Road No. 94 third teaching building of Nankai University School of Physical Sciences Patentee before: Tan Chengzhang |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
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Granted publication date: 20100203 Termination date: 20210324 |
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