电热水器的构造和原理

内部结构图

之所以写这篇文章,都是怪宿舍那该死的电热水器频频罢工,而且原因不明,修理师傅来了又走,螺丝刀左旋右旋之间,总会换下一些小零件,情况一直不乐观,不过,似乎是被人伺候了,热水器也总是会服服帖帖的工作几日,现在貌似还在服役期间(毕竟修理师傅中午刚来过),可我总是担心它会变坏,毕竟一直都没让我安心,所以我决定考究一番,况且技多不压身,O(∩_∩)O~。

先给你们看看它的样子吧,就是这个讨厌的家伙
电热水器
下面便是我对它的研究,嗯哼(装作有学问的样子)。

电热水器的架构原理

电热水器结构简图

先看看外表的示意图
简化的示意图

电热水器都是怎么工作的呢?

工作原理

储水式电热水器贮满水通电后,电热水器内的电热管将电热水器内胆内的水加热,当加热到所设定的温度时电路自动断开,电热管停止加热,整机处于保温状态。当内胆内水温降低到某一温度时,电热管再次通电加热,这种状态循环往复,以便电热水器始终有热水可用。
结构主要分为电路和水路两部分:

水路部分

电热水器从第一次使用之后就是充满水了,之后进水通过安全阀单向(只能进水,不能出水)进入水箱内胆,下方进水口靠近水箱底部,其进水口上方有一挡板,使进入的冷水存在底部,防止冷水冲入上部影响热水水温,出水口在内胆上部,热水比冷水轻,在水的上部分,热水出水口也在此处,所以出水总是热的,要使热水流出,必须进入冷水,增加内胆内水压,热水才能被挤流出。关闭进水口,即使内胆存满热水也不会流出。流出的高温热水,通过调节混水阀,使之出水温度适合使用要求。热水能出来靠的是冷水进去时带来的水压,所以停水的时候即便内胆里充满水,里面的水也出不来,因为热水出水口在内胆上部。那冷水呢,停水了…(混水阀里的热水来自热水器,冷水是直接自来水管道的)。

电路部分

电路的主要作用是对冷水加热至设定温度。
电热水器的加热通过电热管来进行,温度的设定则通过调节温控器进行,电热水器将电能转换成热能,传给被加热的媒体(水),水达到预定温度时,温控器会自动断电,停止加热。一段时间后,当水温比设定温度下降5℃左右时,温控器会重新工作,继续恢复加热至设定温度,如此反复工作。
原理图:
温控原理

零部件介绍

内胆

内胆作为热水器的主要储水工具,它必须具备保温、耐压、不生锈、无水垢、不渗水的特性。决定一款热水器好坏的重要因素之一就是热水器的内胆,内胆的好坏直接决定了热水器的使用寿命,而且内胆一旦破损,那么热水器将很难修复,甚至直接报废,虽然热水器的品牌很多,内胆名称也五花八门,什么“金圭内胆”、“高釉包钢内胆”、“钛金内胆”、“不锈钢内胆”、“搪瓷内胆”、“钢制瓷釉内胆”、“金瓷内胆”等等,但实际上市面上常见的热水器内胆主要有不锈钢内胆和搪瓷内胆2种,所谓的钛金内胆、金圭内胆、石英瓷釉、蓝宝石等等,不过是在这两种主材外面镀上或加上稀有金属,换了个叫法而已。

类型 突出优点 缺点
不锈钢内胆 价格相对低廉 焊缝易损易漏水
晶硅内胆 强度高、不易生锈、寿命长
搪瓷内胆 不生锈、无水垢 易溶解、易腐蚀、易鱼鳞爆
钛金内胆 强度好、寿命长
金圭内胆 抗腐蚀、抗冲击、寿命长 .

内胆

镁棒

镁棒主要作用在于保护电热棒,电加热棒在加热时容易与水里面的矿物质发生反应,从而减少加热棒的使用寿命。

工作原理:

利用的是阴极保护法,由于镁的活性大于加热棒的铁或铜,因此通过镁棒的作用,使水里面的矿物质先与镁棒反应。镁是电化学序列中电位较低的金属,生理上无毒。因此,用来制成镁棒保护内胆非常理想。镁棒的大小直接关系到保护内胆时间的长短和保护效果的大小,镁棒越大,保护效果越好,保护时间越长。
镁棒

防电墙

利用了水本身所具有的电阻(国标规定自来水在15℃时电阻率应大于1300Ω),通过对热水器内通水管材质的选择(绝缘材料),管径和距离的确定形成“隔电墙”。当电热水器通电工作时,加热内胆的水即使有电,也会在通过“隔电墙”时被水本身的电阻衰减掉而达到将电隔离的目的,使热水器进出水两端达到几乎为零的电压和0.02mA/kw以下的极微弱电流。

防电墙

加热管

电能→热能转化装置,主要用它来对水进行加热(类似热得快),其功率为1500W-3000W,主要由发热电阻丝,铜管或不锈钢管,导热绝缘介质氧化镁和接线端子构成。当通电时,电流使发热电阻丝发热,热量通过电加热器将储在内胆的水加热,电热管由三层构成,最里面为电阻丝,中间为耐高温绝缘氧化镁粉,外层为不锈钢管(英格莱800金属管能耐受1357-1385C高温) 。电阻丝为直接发热元件,耐高温绝缘镁粉起到在高温下绝缘作用,以保证电热管的安全性。

加热管

控温器

现用控温器均为液体膨胀式结构。利用液体有热胀冷缩的特性,控温器将特殊液体密封在探管和毛细管组成的密封腔中,探管插到待测温部位,当该处温度上升时探管内液体膨胀,并沿毛细管移动至末端,膨胀的液体使膜盒变型后推动触点,使电路断开,停止加热。

调节控温器旋钮,也就是调节将触点断开的位移量,而此位移量与感测的温度成特定比例。

当温度下降后,膨胀后的液体会逐渐缩小体积,触点又回复到导通状态,发热管重新开始加热,这就是控温器控制水温的原理。当内胆的温度达到设定值时,液态受热膨胀流过毛细管顶起杠杆板,金属片自然弹起,断开两极,停止加热。当水温下降到设定温度的5℃左右时,液态冷缩,杠杆板自动回弹并压下弹簧片,电路重新闭合,开始加热,实现保温功能。
控温器

超温保护器(热断路器)

原理是当内胆水温达到88℃或91℃时,金属片受热变形向上弹,顶起绝缘顶杆,断开两极实现防超温保护。当双极断开需复位时,必须手动按下手动复位键,并用万用表测量两极是否相通。
超温保护器

漏电保护插头开关

原理是利用漏电开关内部装置,当电热水器有漏电或负载电流大过额定电流时会自动跳闸,切断电源,避免事故发生。
漏电保护开关

写在后面的话

关于电热水器的构造原理在网上查询学习后,只能说是有所了解,不敢对此再有更多的讨论,科学与生活息息相关,这次算是为洗个热水澡操碎了心吧,本章完。

关于本文:相关资料主要是从网上各个地方摘录下来的,来源不好注明出处,如有侵犯,请与我联系。

请我喝杯咖啡~
------ 本文结束------
0%