节能饮水机的设计及节能分析

2007年第11期节能(总第304期)ENERGY CONSERVATION节能饮水机的设计及节能分析温建平,李会敏,曹永慧〔燕山大学机械工程学院技术创新实验室,河北秦皇岛0604)摘要:介绍了一种利用真空保温胆作为热胆的节能饮水机,对传统饮水杋和节能饮水杌的保温性能作了测试,分析了节能饮水机的节能效率,并对各类饮水机的耗电量做了测试。该节能饮水机极大提高了热水保湿的时间,可节能60%-80%,能避凫热水反复加热,具有安全系数高、使用寿命长、生产成本低等优点。关键词:饮水机;真空保温胆;节能中图分类号:TM925文献标识码:B文章编号:1004-7948(2007)11-0045-021引言箱,再经单向阀进入真空保温胆(真空保温胆一直处经过20多年的发展,饮水机在我国已成为家于充盈状态,以防干烧)。此时打开常温水放水阀,庭、办公场所不可或缺的电器,目前我国饮水机拥有有室温状态下的常温水流出。接通电源闭合加热量已超过1.2亿台,国内、国际市场潜力巨大。然而开关,加热管开始加热。当真空保温胆内水温达到传统饮水机存在的耗能大、热水反复加热、水质不新设定温度(97℃)时,在加热温控器控制下,加热管停鲜、保温效果差等缺陷,已经成了饮水机行业再发展止加热,此时打开热水放水阀有热水流出。当大量的瓶颈。专利产品高质节能饮水机饮用热水或断电时间过长使水温降低至60℃时,加ZL00520109490.5)利用真空保温胆替代了传统热温控器导通使加热管再次加热,从而使水温保持饮水杋的热胆,可节能60%以上。恒定。2节能饮水机的设计图1中汽水分离室的作用是使加热产生的水蒸传统饮水机的热胆采用的是不锈钢材质水加热气液化以免大量进入储水箱造成串温现象避免滋后与空气的换热速度较快当水温下降到设定温度后,生细菌。另外,传统饮水机的防干烧温控器并未与热胆中的水将再次被加热。这样频繁的加热容易存在加热管直接接触而是与不锈钢外胆连接,由于传热耗能大、水质老化和加热管寿命降低等缺点。效率低,防干烧温控器起不到防于烧的作用,容易带来许多安全隐患。而节能饮水机的防于烧温控器与加热管直接接触,能有效防止无水干烧现象,安全性能得到提高。汽水分离室储水箱3饮水机的保温性能测试防干烧温控为验证节能饮水机的可行性,故与传统饮水机加热沮控器向阀作了对比试验。试验测量了饮水机内热水温度随时间变化的数值,以便计算出饮水机单位时间内重复加热的次数和耗能大小。试验过程中饮水机处于待机状态,即没有常温水补充到热水中。试验结果见热表1表2。由表1可知,当传统饮水机热胆中水温降至图1节能饮水机结构示意图78℃白动面加热,从而进一步消本文介绍的高质节能饮水机利用成本低廉的真耗电中国煤化工士便被重新加热空保温胆替代了传统的热胆,使其克服了传统饮水次,则CNMHG次之多。机耗能大、水质不新鲜等缺点。节能饮水机的结构节能饮水机将最低温度设置为60℃,这个温度示意图如图1所示。桶装水通过聪明座进入储水符合“黄金饮水温度”(36.5~60℃)理念。由表2中2007年第11期46一ENERGY CONSERVATION(总第304期)数据可知,节能饮水机约8个h重复加热一次,其3-78=15℃;天24h重复加热仅3次。△T2节能饮水机保温时水温变化度数,取表1传统饮水机热胆内水温变化97-60=37℃釆样时刻热胆内水温r环境温度饣n-传统饮水机24h重复加热次数取48次;n2一节能饮水机加热次数,取3次10:0510:100000000d一电加热效率,取0.95。代入数据,得10:20Q1=415×10J=1.1kWh10:30Q2=1.66×10]=046kWh节能饮水机节能效率计算:注:试验地点:燕山大学技术创新实验窒;试验时间:2007年10月3日。饮水机型号:浪木LM-YL1-58A,热胆容积LL。7(%)=1.15-0.461.15×100%=60.0%表2节能饮水机真空保温胆内水温变化如果饮水机24h处于待机状态,即没有饮水的情况下,根据上式计算,节能饮水机节能效率可达采时间真空保温相内水温C科境温度800%。90.5如果增加真空保温胆的保温效果,节能饮水机的节能效率将更加理想台节能饮水机与传统饮水机相比,每天工作24h情况下,每年可节约用电量:QK·(Q1-Q2)19:0019.5式中:n一年天数,取365天;20:0019.5K一平均一年中不宜直接喝凉水的天数所占比例,取0.7。注:试验地点;燕山大学技术创新实验室;试验时间:2007年10计算得:Q=0.69×365×07=1763kWh月3日。真空得温胆型号:Y1360,容积1.3L。5节能饮水机的应用与推广4饮水机节能对比及分析由于节能饮水机生产成本低,大批量生产可不为了准确分析节能饮水的节能效率,本文对传增加成本,故在传统饮水机基础上稍作改造便可成统饮水机和节能饮水机24h耗电量计算如下。为节能饮水机。对学校的部分饮水机改造后的使用Q1=(cL0△T+cL1△Tln1)/o情况表明,节能饮水机的节能效果是明显的。目前Q2=(cp0△Tb+cpL2△T2n2)a节能饮水机已经得到了初步的应用,包括附近的高式中:Q1一传统饮水机24h耗电量校医院以及居民小区。本文就附近学校使用的部Q2-节能饮水机24h耗电量分饮水机24h耗电量作以下对比。耗电量的测试按照国家标准要求将饮水机通电24h,取其中8h,间c—水的比热容,取3200J/(kg℃);隔放冷热水各8次,每次取水250ml,最后得出耗p—水的密度,取1kgL;电量见表3。Lo—家庭平均饮水量,取4表3传统饮水机与节能饮水机使用能耗对比L1传统饮水机热胆的容积,取1L;饮水机型号功率w24h耗电量Wh环境温度L2一节能饮水机热胆的容积取1.3L;美的YRT5-Ⅱ300△T。传统饮水机平均水温升高度数,取安吉尔YR-5-X5017~20浪木93-26=67℃中国煤化工△Tb一节能饮水机平均水温升高度数,取CNMHG;试验时间:2007年1097-20=77℃月7~12日号:DD557-3。△T1传统饮水机保温时水温变化度数,取(下转第49页2007年第11期能(总第304期)ENERGY CONSERVATION表2蒸发式空冷器与板式换热器运行经济指标比较技术经济指标蒸发式空冷器板式换热器加二次冷却方案(水冷年运行时间风机电容量W冷却塔风机90风机年耗电量/X10kWh48u0×180=86.4400x90=75.6水泵电容量/kW7.5×4=30水泵年耗电量/X104kWh7680X30=23.04喷淋水耗量∧h-13800喷淋水年耗妹/×10410x8400=8,4二次冷却水耗量/th648(按循环水量的3%考虑)二次冷却水年耗量/X10t64,8×840=54,432在45℃以下灵活控制在45℃以下灵活控制设备总价万元蒸发式空冷器:320换热器及附件:150次冷却水系统投资/万元冷却塔、水泵及附件:250年运行电费万元151.2年运行水费万元总投资/万元年运行费万元167,53板式换热器的76%,可节约投资60万元,年运行费节省了投资和运营成本,综合效果好,为高炉等冶金用是板式换热器的40.7%,每年可节省51.52万设备安全可靠的运行提供了有力的保证,提高了高炉的运行寿命。4结论参考文献表面蒸发式空冷器将晾水塔和列管式冷却器合1]刘会强表面蒸发式空冷器的工业应用及问题分析J为一体,同时利用显式传热和潜式传热,设备的传热石油化工设备技术,2001,22(5):1-2[2]魏立东,马军,表血蒸发式空冷器在重整装置中的应用效率明显提高;这种设备结构更加紧凑,减少了占地[J].石油化工设备,2003,32(6):52~53面积和运行费用,节水节电,节能环保;与板式换热[3蔡飞唐水明蒸发式空冷器的运行实践]冶金动力器相比,减少了二次冷却水环节,设备变得操作简206,(4):55-60单维护方便;传热元件采用光管,与其他采用翅片[4]汤清华鞍钢32003高炉采用的新技术[JJ.炼铁,203,22(3):1-5管的空冷器相比空气阻力减小,所需的风量也小,风[5]唐清华李利蓉蔡宏科涟钢1高炉软水密闭循环冷却机负荷降低,并且不易结垢,降低了污垢热阻,提高系统改造]炼铁2005,24(2)25-27了传热系数。[6吴以升蒸发式空冷器在冶金行业的应用[J].广西节能,20014,(2):22-2表面蒸发式空冷器与其他换热器相比有很多优作者简介:李安军(1979-)男,辽宁阜新人,在读研究生,主点,以上应用实例表明这种换热设备可以有效地满要从事流体诱导振动强化传热的研究。足高炉热风炉等冶金设备在适宜温度下运行,并且收稿日期:20009-17(上接第46页阔从表3的数据可以计算得出,按照国家标准的参考文献要求,节能饮水机的节能效率可以达到65%。在使1温建平高质节能饮水机[P中国专利:200520109490用的过程中,由于节能饮水机节能效率高且不重复5,2006-10-18加热得到了广大用户的一致肯定。[2]温建平健康节能饮水机[P].中国专利:200710108022X,2007-10-246结论3]任龙杰魏民样简易太阳能热水杯的设计及节能分析通过试验测量和对比计算,节能饮水机较传统J].节能,206,(9):40-41中国煤化工江人,大学在读,学习支术创新设计方面的CNMHG已经得到了初步的推广与应用,其市场前景非常广收稿日期:2007-10-08;修回日期:2007-10-24