传热学论文

暖水壶隔热保温技术

张泽皓能动一班2012302650011

摘要

暖水壶通过内胆和瓶嘴处的各种方法减弱了热量传递的三种方式，使得暖水壶的保温效果十分良好。

关键词：暖水壶，热传导，热对流，热辐射

一、引言

暖水壶是我们日常生活中最为常见的物品之一，可以说家家都有。每次烧完热水就倒入暖水壶，等到想喝热水的时候再倒出来，尤其是在冬天时，外面寒风嗖嗖，手里的水依旧是热气腾腾，既可以捂手，喝起来更是暖心暖胃，极为舒畅。那么问题来了，为什么倒在普通杯子里的水过一小会就会变凉，而放在暖水壶中的水就可以一直保持原来的温度呢？

二、暖水瓶的结构组成

1、内胆

由内外两个玻璃瓶组合而成。两者在瓶口处连接成一体，两瓶壁间隙抽成真空以削弱热对流，玻璃瓶壁表

2、外壳

具有一定的强度，以保护内胆和增加装饰效果。外壳的材质有镀锡薄钢板、黄铜、合金铝、不锈钢和塑料等，中国还有黑铁皮、竹篾、竹筒、木、搪瓷等。

为使用便利和美观，外壳可作多种造型变化和作多种装饰。装饰方法包括印色、喷漆、喷花、电镀、喷塑、抛光、刻花、染色等。

三、保暖壶的保温原理

我们都学过，热的传递方式有三种，分别是热传导、热辐射和热对流。那么，只要能在这三个方面进行考虑，减弱传热的速率，那么就可以使热量更多地保留在暖水壶中而不会散发到空气中去，水也就能保持住原有的温度。

首先，就是暖水壶的内胆。上文也提到过暖水壶的内胆是用两个表面涂满水银的玻璃瓶组装而成，这句话有三个关键词，分别是“两个”，“水银”和“玻璃瓶”。

先说“两个”，暖水壶采用两个玻璃瓶的原因是为了减弱热对流。我们知道，热热对流是需要介质的，暖水壶采用两个玻璃瓶，将他们里外套在一起，并抽空他们之间的空气，那么没有了空气这一介质，内层玻璃瓶内的热量就无法传到外层玻璃瓶，外玻璃瓶的热量也无法传递到被玻璃瓶。这样就大幅削弱了热对流所传递的热量。

再说“水银”，由热辐射的公式1= Qr / Q + Qa / Q + Qd/ Q=r+a+d可知，物体反射率越高，吸收的热辐射越少，物体反射率越低，吸收的热辐射也就越多。水银的反射率就非常的高，制取也比较容易，而且水银延伸性也极为优秀，可以涂在仍以形状的金属表面。所以内层玻璃瓶内的热辐射传到内层玻璃屏表面时，就会绝大多数的热量被反弹回去，只有极少的热量传递到玻璃瓶中，外层玻璃瓶也是同样道理。这样就大幅削弱了热辐射所传递的热量。

最后说“玻璃瓶”。我小的时候就曾想过，为什么暖水壶的内胆要用玻璃，而不用抗高温塑料或者不锈钢这些材料，这样就不必担心哪天不小心把暖水壶打破被妈妈骂了。这就要牵扯到热传导的问题了，热传导的传热和材料的导热率有很大的关系，导热率越高，越容易传热，暖水壶的热量也就更容易流失。金属内胆坚固耐用，不易损坏，但导热率远大于玻璃，制成的内胆保温效能稍差。用塑料制成的单层或双层壁容器，填充泡沫塑料隔热，轻巧方便，不易破碎，但其保温效能比真空瓶胆差。所以，暖水壶一直采用玻璃当内胆就是因为这个原理，玻璃导热率底，容易制取，也容易做成各种形状，是当内胆的不二人选。

我们惊奇地发现，光是一个内胆就减弱了热量传递的所有方式，可以说热量想从内胆中传进传出是不太现实了。那么另外一个可能传热的地方就是瓶嘴了。

可以说瓶嘴是暖水壶最容易向外界传热的地方，因为我们需要用瓶嘴将水倒入或倒出暖水壶，所以很难对它有非常严密的封闭。当前的通用方法是用一个软木塞将瓶嘴堵住，软木塞有一定的可塑性，塞进瓶嘴后可以将瓶嘴完全堵住，防止有热量直接散发出去。而且木头的导热率非常低，甚至比玻璃还低（不要问为

什么不用木头做内胆，用木头做的话，内胆太容易烂掉），这就极大地降低了热传导所传递的热量。有时还会在软木塞外面套一个塑料壳，这个壳也可以起到一定的格挡热量传递的作用，不过我感觉它更多的作用是装饰和防灰。

参考文献：

（1）杨世铭陶文铨传热学第四版高等教育出版社2006-8

（2）百度百科暖水壶

（3）百度百科暖水壶保温原理