輻射到達集熱盤5的上表面51后部分被上表面51吸收，部分被反射至環狀空隙B內，然后在多次反射的過程中被吸收；如圖1中火焰左邊的箭頭所示，火焰的偏向下方向的熱輻射到達集熱盤5的上表面51后部分被上表面51吸收，部分被反射至環狀空隙B內，然后在多次反射的過程中被吸收。環狀空隙B對于入射的熱輻射具有“黑體效應”，可以使入射的熱輻射在多次反射的過程中最終被全部吸收。集熱盤5所吸收的熱量的一部分通過圓筒6和連接件7傳遞給內鍋壁3，另一部分經其下表面53傳導至傳熱翅片54，用于預熱助燃空氣。少量經集熱盤5的中心開孔52與加熱裝置H之間的環狀空隙C向下泄漏的熱輻射經多次反射后也被集熱盤5的下表面53和傳熱翅片54吸收，并用于預熱助燃空氣。因此，本實施例中火焰熱輻射能夠全部得到有效利用。另外，本實施例的節能平底鍋具有保溫層10，其塑料外殼11外表面溫度基本上為常溫，與周圍冷空氣接觸引起的對流熱損失極小。
[0077]從上述的分析可見，使用本實施例的節能平底鍋烹飪食物時基本上沒有輻射熱損失和對流熱損失，只有排煙熱損失。再次以燃氣灶煲老火湯為例:開微火時煙氣量很小，因為內鍋底2和內鍋壁3的全部外表面都是煙氣換熱面，煙氣熱量能被充分利用，因此排煙溫度可低至100°C，此時排煙熱損失約占火焰燃燒總熱量的10%，熱效率約為90%;開小火時，排煙溫度約為200°C，此時排煙熱損失約占火焰燃燒總熱量的20%，熱效率約為80%(由于節能平底鍋的熱效率較高，開小火就可以達到普通平底鍋開中火的加熱效果，因此節能平底鍋一般沒有必要開中火或大火)。綜上所述，由于本實施例的節能平底鍋的輻射熱損失和對流熱損失很小，其熱效率顯著地高于普通平底鍋的熱效率。另外，本實施例還有其它有益效果。以下一并列出本實施例的節能平底鍋的優點:
[0078](I)熱效率高
[0079]目前普遍采用的敞焰烹飪方式的輻射熱損失和對流熱損失較大，熱效率較低。使用本實施例的節能平底鍋烹飪食物基本上沒有輻射熱損失和對流熱損失，熱效率較高，可節省燃料。
[0080](2)加熱速度快
[0081]普通平底鍋只有鍋底是受熱面，傳熱面積小，加熱速度慢。本實施例的節能平底鍋的內鍋底和內鍋壁都是受熱面。以直徑20cm，高20cm的平底鍋為例，鍋底面積為314cm2，鍋側壁面積為1256cm2，鍋底面積加上鍋側壁面積的總傳熱面積為1570cm2，總傳熱面積與鍋底面積之比為5。因此，本實施例的節能平底鍋的傳熱面積比普通平底鍋增大約5倍，可顯著提高加熱速度。
[0082](3)加熱均勻
[0083]普通平底鍋主要是鍋底受熱，當鍋內放入比較多的食物或者用于烹飪某些種類食物時，有時會出現鍋底的食物燒焦，但上部的食物未熟的現象。本實施例的節能平底鍋的內鍋底和內鍋壁都是受熱面，整個鍋體受熱均勻，可以一定程度上減少鍋底食物燒焦，但上部食物未熟的現象。
[0084](4)防風穩焰
[0085]敞焰烹飪方式的火焰裸露在空氣中，隨風擺動，風大時可能吹熄火焰，造成燃氣泄漏，引起火災。本實施例的節能平底鍋受到外界風吹的影響較小，具有防風穩焰的作用。
[0086](5)污染物排放量低
[0087]首先，由于本實施例的節能平底鍋的熱效率高，排放煙氣量小，因此，污染物排放量低。其次，普通敞焰烹飪方式的助燃空氣供給是沒有調節的，微火和小火時周圍空氣量供給過大，氮氧化物生成量較大。中火和大火時僅依靠周圍空氣的擴散和自然對流供給的助燃空氣量又不足，容易出現黃焰、黑煙，生成一氧化碳、碳氫化合物、黑碳等不完全燃燒產物。其中黑碳是大氣中PM2.5的主要來源。本實施例的節能平底鍋的助燃空氣供給是有調節的。參見圖1，周圍空氣從助燃空氣進口 13進入加熱裝置H上方的燃燒區是依靠三個推動力:(a)環狀空隙B內熱煙氣的浮升力；((b)火焰從加熱裝置H火孔噴出時對于集熱盤5的中心開孔52與加熱裝置H之間的環狀空隙C處空氣產生的卷吸力；以及(c)集熱盤5的下表面53和傳熱翅片54之間的熱空氣的浮升力。隨著火力調節檔位的增大，這三個推動力都增大。開微火時助燃空氣進氣量最小，加大火力時助燃空氣進氣量隨之加大。因此，本實施例的節能平底鍋能夠供給燃燒區適宜的空氣量，燃燒穩定、完全，污染物生成和排放量較低。第三，本實施例預熱助燃空氣可以提高燃燒溫度，降低污染物排放。第四，現有敞焰烹飪方式的鍋底必須有鍋支架，鍋支架的溫度較低，對于火焰有淬冷作用，引起局部不完全燃燒，一氧化碳濃度增大。本實施例的節能平底鍋的鍋底處沒有鍋支架，對火焰燃燒沒有影響。
[0088](6)有利于使用者身體健康
[0089]敞焰烹飪方式容易使廚房工作人員吸入一氧化碳、碳氫化合物、黑碳等污染物;長時間受到火焰熱輻射可加速人體皮膚老化;火焰的溫度很高，在長時間烹飪后鍋體、鍋支架和灶面也有較高溫度，容易燙傷人。使用本實施例的節能平底鍋進行烹飪時，一氧化碳、碳氫化合物、黑碳等污染物排放量低，不向周圍發出火焰熱輻射，有利于廚房工作人員身體健康。鍋具外表面為常溫，不會燙傷使用者。
[0090](7)溢鍋易于處理
[0091]使用普通平底鍋時，當鍋內食物加熱達到沸騰時，使用者不留神就會溢鍋。溢出物沿鍋壁滴到加熱裝置上，難以清潔，有時還會堵塞火孔，損壞加熱裝置，溢鍋量大時可能熄滅火焰，造成燃氣泄漏，引起火災。本實施例的節能平底鍋出現溢鍋時，溢出物只是沿塑料外殼11流到灶面，容易清潔，對加熱裝置H沒有任何影響。
[0092](8)保溫性能好
[0093]普通平底鍋沒有保溫性能，煮好的食物未食用完，下次食用需重新加熱，浪費燃料。本實施例的節能平底鍋烹飪完成后，關閉排煙口 14，使熱煙氣留存在環狀空隙B，再加上保溫層10的作用，內鍋內的食物可以長時間保溫。
[0094](9)安放穩固、方便
[0095]普通燃氣灶的鍋支架是一個簡單的有四至六個支爪的鐵架子，鍋具放在上面有時會滑動，甚至傾倒。本實施例的節能平底鍋不需要鍋支架，依靠塑料外殼11下端的四個支撐凸臺12支撐在灶面，安放穩固、方便。
[0096](10)鍋體美觀、不易破損
[0097]普通平底鍋容易被煙熏黑，不夠美觀;在廚房難免磕碰，造成鍋體變形、損壞。本實施例的節能平底鍋的圓筒形塑料外殼14更為美觀，不容易損壞。
[0098]本實施例的節能平底鍋區別于普通平底鍋的重要技術特征之一是設置有集熱盤
5。集熱盤5的首要作用是收集火焰的直接輻射熱損失、火焰的間接輻射熱損失和鍋底的輻射熱損失，并將這些輻射能轉換為熱能，然后將一部分熱能傳遞給鍋側壁，并用另一部分熱能預熱助燃空氣。為了達到收集輻射能的目的，集熱盤5的設置方式是使得集熱盤5能夠接收到絕大部分的火焰的直接輻射、間接輻射和鍋底的紅外輻射。為此，集熱盤5的中心開孔52的上邊沿應該低于火焰的根部;在保證適量的助燃空氣能夠流入的前提下，集熱盤5的中心開孔52與加熱裝置H之間的環狀空隙C應盡可能窄，以減少火焰熱輻射的泄漏。另外，本實用新型的集熱盤5的設置方式還使得集熱盤5避開與火焰的直接接觸，即使燃氣灶開大火，集熱盤5也不會被火焰燒到。家庭燃氣灶一般為大氣式燃燒器(又稱為部分預混式燃燒器)，燃燒器直徑一般為100mm，燃燒所需總空氣量的45至75%由下進風供給加熱裝置，其余的25至55%由上進風供給。因此，用于家庭燃氣灶的節能平底鍋的集熱盤5的中心開孔52直徑大約為120mm。集熱盤5的上表面51和下表面53可以是各種各樣的形狀和表面性質。上表面51的表面性質可以是對于火焰輻射有較高反射率的(如高度拋光的金屬表面)，亦可以是對于火焰輻射有較低反射率的(如非拋光的金屬表面)。當上表面51有較高反射率時，更多熱輻射被反射到內鍋底2和內鍋壁3;當上表面51有較低反射率時，則更多熱輻射被上表面51吸收，并通過圓筒6傳導至內鍋壁3或通過傳熱翅片54預熱助燃空氣。較佳的實施方式是如圖1中火焰旁邊箭頭所示，火焰的熱輻射被集熱盤5的上表面51反射到內鍋壁3，為此，集熱盤5的上表面51與環狀空隙B相對應的部分應制作為圓錐面或曲面。
[0099]本實施例的另外一個重要技術特征是在集熱盤5下方設置傳熱翅片54，傳熱翅片54之間為助燃空氣通道，這種設置方式可以起到三個作用:(a)冷卻集熱盤5:集熱盤5靠近火焰，直接受到火焰熱輻射的持續加熱。尤其是其中心開孔52處，離火焰很近。如果沒有冷卻措施，集熱盤5容易過熱損壞(相比較，與火焰接觸的內鍋底2的溫度較高，但內鍋內有食物吸收熱量，所以內鍋底2不會燒壞。但假如煮開水時煮干了，內鍋底2干燒就會燒壞)。本實施例的節能平底鍋中，當冷空氣流經集熱盤5的下表面53和傳熱翅片54時，對集熱盤5起到良好的冷卻作用，有效防止集熱盤5過熱，這樣可降低集熱盤5制作材料的耐熱性能要求；(b)預熱助燃空氣:外界冷空氣經預熱后進入燃燒區，可提高燃燒溫度和熱效率；(C)防止過量的外界冷空氣進入:本實施例的節能平底鍋中，外界過量的冷空氣不會進入圓盤狀空隙A和環狀空隙B，完全避免了普通平底鍋中熱煙氣與外界冷空氣混合帶來的熱損失。本實用新型中傳熱翅片54可以采用現有技術中任何形式的傳熱翅片。傳熱翅片的數目不限于圖1所示的32個。為了最大限度地減少地經集熱盤5的中心開孔52與加熱裝置H之間的環狀空隙C向外界泄漏的火焰熱輻射，傳熱翅片54最好是具有一定的彎曲度，和/或者，傳熱翅片54的走向與集熱盤5的徑向之間具有一定的夾角。由于集熱盤5下方的空間窄小，為了獲得較大的傳熱面積，優選地，可采用鋁箔翅片。例如，鋁箔翅片的數目為100片，鋁箔翅片之間的距離在靠近開孔52處約為3mm，在靠近進氣口 13處約為6mm，這些鋁箔翅片提供的總傳熱面積達0.72m2。另外，傳熱翅片54也可以與集熱盤5組合為一體，如采用其他能夠提供較大換熱面積的透氣型或多孔型集熱盤結構。
[0100]本實施例的節能平底鍋可用金屬材料整體鑄造制成，也可以采用焊接、鉚接等機械加工方法制成。內鍋1、集熱盤5、圓筒6、連接件7等可以是同一種金屬材料，也可以是不同種類的金屬材料。例如，內鍋I為不銹鋼，集熱盤5、圓筒6、連接件7為鋁合金。從提高傳熱性能的角度來考慮，內鍋底2和內鍋壁3越薄約好。目前人們常用的普通平底鍋的鍋底和鍋壁較厚，其作用是增加機械強度，防止鍋具在使用中磕碰變形、損壞。本實施例的節能平底鍋外部有保溫層10和塑料外殼11，內鍋底2和內鍋壁3不會直接磕碰到，所以節能平底鍋的內鍋底2和內鍋壁3可以制作為比普通平底鍋更薄。而且，從外面看不見內鍋底2和內鍋壁3，不必要象普通平底鍋那樣為了美觀進行拋光。節能平底鍋的內鍋底2和內鍋壁3可以采用深黑顏色和非拋光表面，從而增大對于火焰輻射的吸收率，進一步提高熱效率。連接件7宜采用簡單的形狀，方便清潔積碳。
[0101]圓筒6可以采用金屬或非金屬材料。采用金屬材料時，集熱盤5收集的熱量可以經圓筒6和連接件7以熱傳導方式傳遞至溫度較低的內鍋壁3，是一種較佳的實施方式。圓筒6采用非金屬材料時，集熱盤5收集的熱量不能以熱傳導方式傳遞至內鍋壁3，連接件7可取消，集熱盤5收集的熱量就主要用于預熱助燃空氣。本實用新型沒有在集熱盤5的上表面51與內鍋底2之間的圓盤狀空隙A內設置任何構件，是為了避免這些構件對于火焰結構完整性的影響。
[0102]雖然圖1所示的節能平底鍋的排煙口設置為:圓筒6的上端位于鍋的后側開設排煙口 14，排煙口 14與環狀空隙B相通，本實用新型亦可以采用其它的排煙口設置方式，例如:將蓋板8改為非固定的，烹飪時取下蓋板8，使煙氣從環狀空隙B的頂端向外排出，保溫時蓋上蓋板8，這樣就可取消排煙口 14。采用非固定式蓋板的好處是便于清潔環狀空隙B處的積碳。
[0103]雖然圖1所示的節能平底鍋的支撐方式設置為:圓筒6的外側面設有外殼11，外殼11的下端設有若干支撐凸臺12，本實用新型亦可以采用其它的支撐方式，例如:(a)在集熱盤5下表面53或者圓筒6下端增設若干個支腳，使節能平底鍋支承在這些支腳上。(b)使節能平底鍋支承在傳熱翅片54上。(c)使用燃氣灶原來配備的鍋支架支撐在集熱盤5下表面。(d)在集熱盤5上開設與燃氣灶原配鍋支架的支撐爪的數目、尺寸和位置相對應的缺口，使燃氣灶原配鍋支架的支撐爪穿過集熱盤5上的缺口，支承內鍋底2。
[0104]本實施例的節能平底鍋可用作煮鍋、湯鍋、飯鍋、蒸鍋、炸鍋、開水壺等(內鍋蓋4采用氣密結構時，還可用作壓力鍋)；既可用于家庭烹飪，亦可以制作成餐飲企業如餐館、飯堂使用的直徑達50cm的大煮鍋、大湯鍋等(對于這些大型鍋具，由于助燃空氣流量大，適宜在排煙口 14外接一個排煙筒，利用其“煙囪效應”的引風作用使更多的助燃空氣經進氣口 13和環狀空隙C流