專利名稱：單筒抗凍水箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳熱應(yīng)用技術(shù)，特別是熱傳導(dǎo)和對流方面的技術(shù)。
人民生活離不開水，有水就必須有水箱，大的如儲水罐，小的如各種熱水器的水箱，等等。由于水的密封比冰大，故當(dāng)水結(jié)為冰時，其體積發(fā)生膨脹，該膨脹力特別大，足以破壞任何材料的水箱。在我國大部分地區(qū)，冬季溫度低于零下，普通水箱會因此而被凍壞。現(xiàn)今的常用解決方法是在水箱外部包上保溫材料，阻止水箱中的水因向外部散熱而結(jié)冰。該方法總體來說較為實用可行，但對于一些特殊情況卻有許多局限。例如，對于太陽能熱水器來說，其水箱外部包有保溫材料，但在溫度非常低的地區(qū)，其水箱仍然會被凍壞?，F(xiàn)有技術(shù)中尚沒有其他的水箱抗凍技術(shù)。
本發(fā)明的目的就是為廣大人民提供一種新型的抗凍水箱，滿足用戶特別是太陽能廠家生產(chǎn)抗凍太陽能熱水器的需要。
本發(fā)明的實現(xiàn)途徑之一為，作一水箱，使其半徑沿水箱軸向為下小上大，呈倒園錐狀。
本發(fā)明的實現(xiàn)途徑之二為，作一水箱，在水箱外壁附有散熱肋片，肋片沿水箱軸向布置，為下大上小，呈梯形。
本發(fā)明的實現(xiàn)途徑之三為途徑一和二之綜合，水箱半徑沿水箱軸向為下小上大，呈倒園錐狀，同時在水箱外壁附有散熱肋片，沿水箱軸向布置，為下大上小，呈梯形。
本發(fā)明利用了傳熱學(xué)的原理。在冬天，由于水的溫度比外界環(huán)境溫度高，所以熱量的傳遞是從水向外界環(huán)境散熱，水的溫度逐漸降低，當(dāng)水的溫度下降到零度以下時即開始結(jié)冰。在途徑一中，由于水箱半徑沿軸向為上大下小，因而對于任一垂直于軸向兩截面間的微元體來說，沿軸向上部微元體的水量比下部微元體的水量大，而當(dāng)水在散熱結(jié)冰時水可以看作是熱庫，即上部微元熱庫比下部微元熱庫大，則在表面散熱能力相當(dāng)?shù)那闆r下，上部微元體比下部微元體溫度降低得慢，水箱中水的溫度沿軸向從上到下逐漸減小，在軸線上水從下到上逐漸凍結(jié)，這樣，尚未被凍結(jié)的水能被順利地從下到上排擠出去。在途徑二中，由于沿水箱軸向布置的散熱肋片為下大上小，因而對于任一垂直于軸向兩截面間的微元體來說，沿軸向下部微元體的散熱能力比上部微元體的散熱能力大，在水量相當(dāng)(也即熱庫大小相當(dāng))的情況下，上部微元體比下部微元體溫度降低得慢，水箱中水的溫度沿軸向從上到下逐漸減小，在軸線上水從下到上逐漸凍結(jié)。對于途徑一和二來說，其原理是相同的，即利用傳熱學(xué)的原理，讓水從下到上逐漸凍結(jié)，將尚未凍結(jié)的水從下到上排擠出去，不同的只是實現(xiàn)的途徑不同，但兩種途徑是相容的，將它們綜合在一起即為途徑三。
在以上三種途徑中，有一點都必須注意的是水箱上部必須有膨脹空間或溢流口，這樣，當(dāng)水從下到上逐漸凍結(jié)而將尚未凍結(jié)的水向上排擠時，多余的水可進(jìn)入膨脹空間或從溢流口流出水箱，不至于給水箱增加壓力而脹壞水箱，從而實現(xiàn)水箱抗凍。
與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明抗凍水箱實施方便，切實可靠，可適應(yīng)各種惡劣天氣條件而絕無凍壞水箱之虞。將本發(fā)明應(yīng)用于太陽能熱水器特別是悶曬式太陽能熱水器中，可確保熱水器安全過冬，同時，水箱上的散熱肋片在有太陽光時即成為吸熱肋片，可增加熱水器的采光面積。


圖1為途徑一抗凍水箱的外表示意圖;
圖2為途徑二抗凍水箱的外表示意圖;
圖3為途徑三抗凍水箱的外表示意圖;
圖4為可應(yīng)用本發(fā)明的悶曬式太陽能熱水器的軸向剖視圖。
圖中1為水箱;2為肋片;3為透明薄膜;4為玻璃鋼;5為保溫聚苯;6為下端蓋;7為螺釘;8為上端蓋;9為進(jìn)水管;10為出水管。
實施時，選用鍍鋅板或銅板和不銹鋼板裁成等腰梯形形狀，卷起焊結(jié)即可為水箱箱體，水箱直徑較大的一端向上，用銅或其他導(dǎo)熱性能較好的材料作肋片，將肋片較寬的一端向下，均勻地焊結(jié)在水箱箱體的四周。
權(quán)利要求
1.一種新型的單筒抗凍水箱，其特征有三種形式，一種在于水箱半徑沿水箱軸向為上大下小，呈倒園錐狀；一種在于水箱外壁附有散熱肋片，肋片沿水箱軸向布置，為下大上小，呈梯形；另一種在于將前兩種特征結(jié)合在一起，水箱半徑沿軸向為上大下小，呈倒園錐狀，同時在水箱外壁附有散熱肋片，肋片沿水箱軸向布置，為下大上小，呈梯形。
2.如權(quán)利要求1所述單筒抗凍水箱，其特征在于水箱上部有溢流口或膨脹空間，因此，當(dāng)水箱中的水自下而上順序凍結(jié)時，將水向上排擠而不會脹壞水箱。
全文摘要
本發(fā)明涉及傳熱應(yīng)用特別是熱傳導(dǎo)和對流方面的技術(shù)。它解決了普通水箱在冬天會因為水結(jié)冰膨脹而凍壞脹裂的問題。其特征有三種形式一種在于水箱半徑沿其軸向為上大下小，呈倒圓錐狀；一種在于水箱外壁附有肋片，肋片沿水箱軸向布置，為上小下大，呈梯形；另一種是將前兩種特征結(jié)合在一起，水箱半徑沿其軸向為上大下小，呈倒圓錐狀，同時，在水箱外壁附有肋片，肋片沿水箱軸向布置，為上小下大，呈梯形。其原理是利用傳熱應(yīng)用技術(shù)讓水自下而上按照一定順序凍結(jié)而將多余的水排擠出去。該水箱可滿足用戶特別是太陽能廠家生產(chǎn)過冬太陽能熱水器的需要，實施方便而且切實可靠。
文檔編號F24J2/46GK1075795SQ9211303
公開日1993年9月1日 申請日期1992年11月18日 優(yōu)先權(quán)日1992年11月18日
發(fā)明者王燕鳴 申請人:王真詠