矿物发热剂自动加热式水瓶的研究设计

吴秀玲，姜文涛

（东营职业学院，山东东营 257091）

矿物发热剂自动加热式水瓶的研究设计

吴秀玲，姜文涛

（东营职业学院，山东东营 257091）

创新研发了一款具有独特结构的矿物发热剂自动加热式水瓶，内有自主研发的稳定且发热效果良好的矿物发热剂，通过化学反应使得瓶装水等饮品能自动加热。

矿物发热剂；自动加热；水瓶；研究设计

随着社会的快速发展，人们的生活节奏越来越快，快餐、方便面、瓶装水、饮料等便捷食品饮品越来越丰富，但大多属于凉食型，不符合我国传统的饮食习惯。长期食用冷的食品和饮品，对人体健康很不利，尤其是肠胃功能较弱的人群，他们更加喜爱温热食品和饮品。目前，国内外市场上已有能自动加热的快餐、方便面等食品，还没有能自动加热的瓶装水及饮品，我们发挥专业优势，自2016年2月份开始在矿物发热剂制备方面进行了大量实验研究，发明了一种价格优廉、性质稳定且发热效果良好的矿物发热剂。进而又本着以人为本、造福于民的理念，将矿物发热剂用于制热瓶装水，研究设计了一款结构独特的矿物发热剂自动加热式水瓶。

1 设计思路

目前，国外发热剂产品已形成，但进口此类产品价位过高，而国内矿物发热剂技术尚不完善，种类多样，发热效果不一，各有缺点，如用AlCl3、CaO等化学试剂制备，放热量较小，利用率较低；用硅藻土、NaCl、Fe粉等化学试剂制备，放热时间不固定，持续稳定性较差，且无便携式反应器等。调研显示，目前国内外市场上没有自动加热式瓶装水销售，亦没有此类可以装发热剂的简易塑料水瓶。因此，设计开发能自动加热、不需要明火、不受电源限制、安全、卫生、无腐蚀性、成本低和携带方便等性能理想的矿物发热剂和自动加热式水瓶，是一项具有巨大市场机会和迫切开发的技术产品。

2 技术原理

2.1 矿物发热剂技术原理

借鉴国内外矿物发热剂的原理，以安全、发热快又平稳、成本低为目标，利用氧化钙的水合反应和铝溶于氢氧化钙溶液反应放热的特点，将氧化钙和铝粉以一定的粒度、比例混合作为发热剂的原料，加入一定量的发热抑制剂和催化剂保持反应平稳和持续供热，料状为固体颗粒，启动液为普通水。将原料放入加热袋（或容器）里，再将启动液倒入，1min后溶液会迅速发热升温至沸腾，反应能持续13～20min时间。主要反应有：

2.2 水瓶技术原理

将矿物发热剂用于制热瓶装水，研究设计了一款独特结构的矿物发热剂自动加热式水瓶（如图1）。

水瓶内置一体化双内嵌式传热管，传热管上端内嵌（死口）于一层薄塑料板，同时此塑料板内嵌（活口）于瓶口中部以防瓶中水溢出。传热管底端封闭，上端开口，中部置一孔隙塑料隔板，隔板以下存放矿物发热剂。当瓶内液体需要加热时，拧开瓶盖，拔出传热管（与瓶口镶嵌的塑料板一同拔出）；将瓶中水通过传热管上端倒入少量，然后将传热管重新放回瓶中。水经过有孔隔板与发热剂接触缓慢放热，水温持续升高。加热过程中，瓶盖悬挂，加热完毕后，取出一体化传热管即可饮用。

图1 矿物发热剂自动加热式水瓶示意图

3 新颖性和独特性

矿物发热剂自动加热式水瓶是我们自己研发设计的一款结构独特、性能新颖的水瓶，内有我们自主研发的价格优廉、稳定并且发热效果良好的矿物发热剂，通过化学反应使得瓶装水或其他饮品能自动加热，满足了喜欢饮用热水的人们的需求。

与普通矿泉水瓶相比，该水瓶于瓶口处内侧内嵌一体化传热管，即保证了饮用水不受发热剂污染，又与瓶内水接触面积较大，热量损失少，传热效果良好；传热管为塑料材质，轻巧、经济；内嵌传热装置整体质量小，便于携带；可回收加工循环使用，绿色环保；传热管易于取出和放回，有效防止瓶内水溢出，使用方便，设计巧妙，简单美观，水瓶设计具有市场独占性。该水瓶还可用于自动加热瓶装牛奶和其他各种饮品。

4 用途和应用范围

此种水瓶携带方便，热源持续时间长，绿色环保，适合外出、旅行和资源考察等携带，可以在无电、煤气等加热源的情况下简便快速的自行发热。其用途广泛，可以用于制作自动加热式瓶装水、牛奶和各种饮品，其中自动加热式瓶装水还可以和各种方便面、奶粉等干性粉包食品搭配使用，将会深得广大饮品公司和喜爱热饮人们的喜爱，应用范围非常宽泛。目前，已有康师傅等公司对此兴趣浓厚，正在将我们的产品进行试生产，康师傅公司表示还可以与其他休闲食品如方便面等配套销售。

5 经济寿命和市场分析

该产品属于市场上第一款矿物发热剂自动加热式水瓶，能满足广大喜爱热饮人们的需求，可自行发热，彻底甩掉了电能、太阳能和明火的限制。其用途广、应用范围宽，决定了其经济寿命之长，与康师傅、伊利等公司联合生产瓶装水、牛奶和饮料，产品投入市场定会深受青睐。

[1] 刘晓华，韩跃新，任飞.矿物发热剂的应用与研究现状[J].有色矿冶，2006，22（8）.

[2] 杨平，李吉春，汪雪梅.铝发热剂中金属铝和氧化铝的分析[J].冶金分析，2000，20（6）.

Research and Design of Automatic Heating Water Bottle with Mineral Heating Agent

Wu Xiu-ling，Jiang Wen-tao

Innovative research and development of a unique structure of the mineral heat agent automatic heating type water bottle,with independent research and development of stable and highly effective heating of mineral heat agent, through the chemical reaction makes bottled water and other beverages can be automatically heated.

mineral heating agent；automatic heating；water bottle；research design

TQ321

B

1003-6490（2017）12-0121-02

2017-10-12

谢景伟（1982—），男，吉林吉林人，工程师，主要从事设备管理工作。

收稿日期：2017-09-28

作者简介：吴秀玲（1968—），女，山东泰安人，教授，硕士，研究方向为化工分析。