在寒冷的冬日里,热水袋成了我们抵御寒冷的得力助手。传统的热水袋,需要人手动把烧好的热水灌进耐高温材质的袋子里,不但麻烦,持续保温效果也很一般,差不多每隔几十分钟,就要重新倒掉冷水灌进热水。直到电热水袋的问世,才把大家从繁琐的倒水灌水中解放出来。
近年来,随着工艺技术的进步,如今的电热水袋不但保温时间更长,也慢慢变得小型化,便携化,堪称现代人冬天的可移动安全取暖炉。
不过网络上偶尔出现的热水袋爆炸或者烫伤使用者的新闻报道,也让大伙儿心下惴惴——这个小玩意儿安全性到底如何?要弄清这样的一个问题,我们大家可以从热水袋的内部构造和发热原理说起。
大家都知道传统的热水袋里,罐装的肯定都是开水。不过电热水袋里的“水”,虽然是液体形态,但并不是纯水,而是“盐水”。这里的盐,可不是我们日常调味的食盐,而是一些可溶于水的金属化合物。一般说来,热水袋里的液体是往水中加入过量乙酸钠,形成乙酸钠溶液与乙酸钠晶体的混合物。
乙酸钠溶液的溶解度会随着温度而改变。当温度上升时,溶解度也上升,溶液能溶解更多的碳酸钠;而当温度下降时,溶解度下降,溶液中原本的碳酸钠又会以晶体形式析出。
热水袋中的“水”之所以采用乙酸钠溶液,是因为电热水袋中的液体被停止加热之后,原本溶于溶液中的乙酸钠会因为温度降低而慢慢以晶体形式析出,这个析出的过程本身也会有放热的反应。所以用乙酸钠溶液作为热水袋的填充液体,可以让热水袋发热时间更为持久,保温效果也得到增强。
出于安全性的考虑,热水袋里的溶液都是没有毒性的。就以乙酸钠为例,这种化学物质还被大范围的使用在食品防腐剂、医药品等行业,本身无毒。不过人体对纯度较高的乙酸钠还是会产生刺激性反应,所以尽管热水袋里的水理论上对人体无害,但还是不建议我们大家打开热水袋内部,对它进行加水和换水。
了解了电热水袋里的液体成分后,我们也大概能够知道电热水袋的工作原理,实际上的意思就是把电能转换成热能,把热水袋里的“水”烧热。而具体的转换方式,根据电热水袋的构造,又可大致分为两种:电阻式加热与电极式加热。
在物理课上我们学过,当电流流过电阻时,电流做功而消耗电能,产生热量,此现状叫作电流的热效应。而电阻式加热正是利用了这一原理。
这类热水袋在袋体内部采用了高电阻的发热元件,当电热水袋通电后,电流通过发热元件,就能产生热量了。
而电阻式热水袋中的发热元件,也存在一个“进化”过程,早期的电阻式热水袋,是将金属发热丝直接与电路连接,然后在发热丝外面包裹在允许电压下不导电的材料避免漏电。
而改进后的发热元件大多变成了U型加热管,是在一根耐高温不锈钢无缝管内均匀地分布高温电阻丝,并用导热性能与绝缘性能好的材料填充。这样做才能够避免老式电热丝表面的在允许电压下不导电的材料随时间腐蚀脱落,而导致漏电短路的风险,让电热水袋更加安全。
比起电阻式加热,电极式电热水袋原理更简单粗暴,它直接把热水袋中的溶液作为电阻——毕竟乙酸钠或者其他金属盐的溶液本身也可以导电的。所以电极式热水袋里面没有发热元件,只有两个作为正负电极的金属棒。
当电热水袋通电后,电流通过袋内的溶液,从一个电极流向另一个电极,利用溶液的电阻产生热量。这种电极式的加热方式看起来似乎发热效率更加高——因为直接使溶液发热,而不用经过发热丝的热传递,“没中间商赚差价”,所以热损耗较少,发热也会更快。
但是电极式电热水袋的加热方式存在安全风险隐患,首先是工作时溶液直接带电,存在漏电的风险。其次,因为不像电阻式热水袋一样有绝缘层隔绝金属与液体,长期浸泡在盐溶液中的金属电极容易被腐蚀生锈。一旦锈斑脱落,电极的电阻降低,导致加热功率增大。如果温控开关失灵,加热温度会持续上升,溶液可能汽化,内部压强快速升高,最终可能会引起热水袋膨胀甚至爆炸。
因为存在安全风险隐患,目前国家已经明令禁止生产、销售电极式电热水袋,但是有部分不正规生产厂家依然在偷偷销售这类电热水袋。大家在购买电热水袋时,可以用“捏”的方法辨别是否是电极式电热水袋。具体方法是用两根手指按压热水袋外囊,并通过触觉感觉其内部构造,如果按到电热水袋内部有网状金属丝或者U型金属管,说明买到的是电阻式电热水袋。
如果摸到内部除了液体之外什么也没有,或者内部是各自一边的两根金属管,那么极大可能就是电极式电热水袋了,这种电热水袋绝对不能买。当然,也有更简便的判断方法,查看产品说明。
还有的朋友可能会发现,电热水袋在使用一段时间后,袋体会慢慢鼓胀起来,其实这也是正常现象。因为在电热水袋的溶液中,还溶解有部分气体。当电热水袋反复被加热之后,这些气体就会被释放开来,因此导致电热水袋越来越鼓。
电热水袋“胀气”虽然是正常现象,但如果一直放任不管,一来可能会影响它的发热保温性能,二来随着热水袋内部气体不断积聚,压强会逐渐增大,可能给热水袋外囊造成破损,甚至有爆炸的风险。所以为了尽最大可能避免这些情况,需要视情况对热水袋进行放气处理。
现在的电热水袋一般都设计有排气口,排气口一般位于插电口附近,是一个较小的塑胶嘴,上面通常会标注“排气”字样。有些设计比较精细的厂家,还会在排气口外用带螺丝的塑料片遮挡。当我们对它进行排气时,需要先用对应型号的螺丝刀拧开固定螺丝,揭开塑料片。
找到塑胶嘴放气口后,将其朝上,再使用较为细长的工具(小号螺丝刀、尖头镊子甚至口服液类药品的吸管)撬开塑胶嘴。同时,轻轻按压热水袋,这时会听到放气声。排气过程中,当放出的气体基本排完,有少量液体流出时,即可停止排气。
热水袋虽然简单,但其背后的科学原理和使用技巧却不容忽视。通过了解这些知识,我们大家可以更加安全、高效地使用热水袋,让它是我们冬日里的温暖伴侣。在享受它带来温暖的同时,我们也需要注意其维护和保养,确保它能够更好地为我们服务。
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