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生活電器

衣服烘干機方案開發設計


衣服烘干機也稱為家用干衣機,它是家用電器里面很常見的一種應用方式。烘干機可分為工業與民用兩種,工業烘干機也叫干燥設備或干燥機,民用烘干機是洗滌機械中的一種,一般在水洗脫水之后,用來除去服裝和其他紡織品中的水分。

隨著城市生活的快節奏和生活水平的提高。對生活在城市的家庭,一臺烘干機變得越來越有必要了。它幫助大家在冬日里或者陰雨天氣還能穿上干燥舒適的衣物。雖然簡易干衣機是一個非常簡單廉價的家庭設備,售價從數十元到一兩百元不等;但因為它的安全、便利和容易收納的原因,得到了廣泛的應用,在電商上很多賣家也有數千的銷售量。而衣物烘干的過程卻是牽涉到對流擴散、水分蒸發、流體傳熱等等多個方面的物理過程。這些方面的研究,也有其實際的意義。

一、衣服烘干機的結構組成

市面上常見的輕便衣服烘干機由主機、晾衣支架和密封布罩組成。

主機由內過濾網、風扇和PTC發熱元件組成。主機安裝于晾衣支架靠下的位置,并使主機進風口離地面有一定的空間。將衣物晾掛在晾衣架上后,將密封布罩罩在晾衣架上,主機的出風口位于密封布罩的底部。密封布罩的頂部開有出風口。

二、衣服烘干機的烘干原理

待干織物主要由織物纖維(本文中指棉纖維)和水分組成。在干燥開始階段,主機提供干燥的熱空氣,一方面將待干織物的溫度升高,另一方面,干燥的熱空氣帶走了織物表面的水分。由于表面水分的蒸發,在織物的表面和內部產生了濕度差。在此濕度差的推動下,內部的水分將向表面擴散。

通過對干衣機烘干過程的各個物理現象的模擬,我們可以更加直觀地了解到衣物烘干的過程。溫度、風速和衣物中含有的水分產生了相互的作用,使得衣物的不同位置的水分含量變化,變得快慢不一。

對于簡易干衣機的廠家而言,如何使得進風口的干燥熱風能夠盡量均勻的從底部送入,是提高干衣效率的關鍵。大量無效的干燥熱風從阻力最小的路徑流失。在設計上,適當增加迂回的路徑或者在進風口增加擴風器,可以使得熱空氣盡量均勻。

對于已經購買使用簡易干衣機的家庭而言,將最難干透的衣物放在離開進風口最近的地方是一個最好的選擇。同時要考慮如何擺放衣物,使得衣物盡量不會阻礙空氣的流動。

深圳衣服烘干機方案開發

三、洗烘一體機與干衣機哪個更好用?

進入三月后,南方的天氣逐漸變得潮濕。洗完衣服后,靠自然晾干就變得更困難了。這時候,一款家用的干衣機就非常有用了。但是面對市面中的洗烘一體機以及干衣機來說,哪個才是真正適合進入家庭的產品呢?它們有什么本質的區別呢?

1、從占地面積看

即便是最近國內的房價稍有穩定,但仍然是寸土寸金的級別。特別是很多衛生間的設計,洗衣機都放不下,更別說額外的干衣機了。

這時候洗烘一體機的占地空間和“洗衣機+干衣機”的組合相比,就有著明顯的優勢了。不過很多和洗衣機配套的干衣機,配合專用的支架是可以實現上下疊放的。所以對于高度沒有什么限制的家庭,獨立式的干衣機和洗烘一體機在占地面積上沒有太大的區別。

2、從容積看

洗衣機以千克為容積單位,也就是常說的公斤,作為和洗衣機配套的干衣機,也是以千克來衡量容量的大小。一般洗烘一體機,洗衣的額定重量和烘干的額定容量并不相同。以入門的產品為例,一般額定容量為8kg左右的產品,烘干的額定容量大概在4kg、5kg左右。這有什么影響呢?就是一次放進去一堆臟衣服,洗雖然能一次洗干凈,但是烘干出來就不完全,仍帶有潮濕。而用洗衣機洗床單、被罩、窗簾什么的,也不能徹底烘干到拿出來直接能用的級別。

至于獨立的干衣機,通常額定容量要更大一些,所以,一般人的感覺就是洗烘一體機烘不干、而獨立產品沒問題。實際上,買個高端點的洗烘一體機,烘干的額定容量也上去了,效果并不比獨立的差。

3、從體驗看

實際上,使用體驗可以從幾個角度來說,比如烘干速度、烘干效果、繁瑣程度、烘干出來衣服的皺褶情況。

(1)從速度來講,兩者都很慢,單次烘干基本都在2個小時以上,而洗一次大概也就半個多小時。

(2)從烘干效果上來講,額定容量的問題會造成中低端的洗烘一體機沒法讓衣服完全烘干。而高端產品和獨立產品效果比較好,但高端洗烘一體機價格偏高。

(3)從繁瑣程度上來講,肯定是洗烘一體機更好,畢竟臟衣服扔進去,拿出來抖抖就能穿了。

(4)從衣服的褶皺情況來說,獨立產品更占優勢。但實際上這并不是機型的原因。由于在甩干階段,衣物會被大力的壓縮,這時候直接烘干衣物纖維就彎著定型了。而獨立干衣機有個從洗衣機中拿出來抖一下的過程,這個過程衣物的纖維就相對平整了,烘干出來就不至于太褶皺了。不過洗烘一體機在洗完了先拿出來抖落一下,再扔回洗衣機重新烘干也能達到類似的效果。此外,大多洗烘一體機并沒有毛絮收集器,毛絮如果堆積在洗衣機里受潮濕高溫影響,容易產生霉變。而獨立干衣機大多都會有毛絮收集器。

4、從價格看

主流8kg國產干衣機價格在4000~6000元左右,主流的8kg洗衣機價格在3000~4000元左右,兩者總價在7000~10000元左右。而8kg的洗烘一體機價格在4000~8000元左右。所以,洗烘一體機產品更具價格優勢,不過烘干效果會有一定影響。烘干效果沒影響、占地空間也小的高端洗烘一體機產品,價格則在12000~15000左右,達到相同效果時,比獨立產品的總體價格更高。

綜上所述:差錢、差空間,就選擇低端洗烘一體機;不差錢、差空間,就選擇高端洗烘一體機;差錢、不差空間,就選擇獨立干衣機;不差錢、不差空間,那就可以隨著自己的心情,隨意挑選。

四、衣服烘干機的烘干過程分析

通過觀察烘干過程,可以發現,依據織物表面溫度和失水速率變化特征,可將織物從濕潤到烘干的整個過程劃分為升溫階段、恒速烘干階段、降速烘干階段、吹冷風階段。

1、升溫階段是指濕態織物在環境中調節自身的溫度,且含水率幾乎不變的階段。這是由于這一階段,織物的溫度較低,不足以提供織物大量蒸發所需要的能量,所以水分的遷移速率非常緩慢,加熱絲功率提供的能量主要用于織物溫度的增加而不是織物內水分的散失。此階段去除的水分主要是自由水(吸附在織物表面的水分)。

2、恒速烘干階段是指織物溫度基本不變,含水率以恒定速率下降的階段,是烘干的主要失水階段。此階段加熱絲提供的能量主要用于織物內水分的遷移,干衣機提供給織物的能量等于織物蒸發所需要的能量。整個過程,織物表面的纖維被水分子包圍,一直處于飽和狀態,去除的水分主要是存在于織物表面、紗線間空隙、纖維間空隙的自由水,遷移速率取決于外界環境,即由物料表面水的汽化速率決定。而且,傳質驅動力是因劇烈蒸發產生的織物表面的水蒸氣密度與周圍濕空氣中的水蒸氣密度之差(內外水蒸氣氣壓差)。因此,此階段可以通過改變外界條件提高烘干效率,即采用高風速、大風量把烘干過程物料表面汽化的水蒸氣帶走。

3、降速烘干階段是指織物表面溫度明顯增加,織物含水率下降速率逐漸下降的階段。此階段,織物表面不再處于飽和狀態,蒸發開始進入織物內部。此階段排除的水分主要是存在于纖維間空隙的自由水分子,遷移速率取決于纖維內部水分的擴散速率。如果過烘,氫鍵與范德華力為主的結合能的破壞,導致纖維內毛細水(纖維內部空隙內的水)和結合水(通過化學鍵或者親水基團與纖維大分子結合的水分子)蒸發。此階段速率與織物內部水分向外遷移速率顯著相關,因而其烘干速率明顯受限于烘干織物的種類、材料自身傳熱傳質速率。

6、吹冷風階段是指實現織物與環境之間的溫濕度平衡的階段。此階段基本不涉及水分的遷移,但溫度迅速下降。

綜上所述,每個階段在織物烘干過程中分別承擔著不同的作用,需要去除的水分種類及質量均不同,而且其烘干機理和烘干速率也不相同,故每個階段需要供給的能量、烘干溫度、風速滯留時間、衣物的運動狀態是不同的,應根據實際需要分別加以控制,才能達到快速高效烘干衣物的目的。因而干衣機采用全過程參數固定不變的烘干模式是不合理的,而應采用根據烘干所處階段,實時調整烘干參數的模式。因此,提出了充分利用織物烘干過程織物溫濕度、運動特征的正反交替旋轉分階段烘干模式,最大限度地提高干衣機烘干效率,盡量實現干衣機的全面節能。

家用干衣機控制板設計

五、家用干衣機的烘干模式分析

暖風干衣機的烘干模式可以有三種:正反交替旋轉分階段烘干、單方向旋轉分階段烘干、單一固定烘干

正反交替旋轉分階段烘干模式的烘干能耗最小,單方向旋轉分階段烘干模式的烘干能耗次之,單一固定烘干模式的烘干能耗最大。相比于單一固定烘干模式,單方向旋轉分階段烘干模式節約了5.43%的烘干能耗,正反交替旋轉分階段烘干模式節約了12.77%的烘干能耗。這是因為:分階段性烘干模式,能夠根據烘干所處階段,合理的調整各烘干參數,避免用于織物溫度過度增加的能量,使每個階段能源利用率到達最大。以下是三種紅安模式的優劣對比。

1、烘干時間對比

三種烘干模式中正反交替旋轉分階段烘干模式的烘干時間最小(節約了10%的時間),單一固定烘干模式的烘干時間次之,單方向旋轉分階段烘干模式的烘干時間最大。對比3種烘干模式的烘干參數設定發現:相比于單方向旋轉分階段烘干模式的烘干參數,單一固定烘干模式的整個烘干過程加熱絲功率均為4 000W,功率較高,烘干氣流攜帶的能量較多,有利于織物內水分的蒸發,故烘干時間較短。而正反交替分階段烘干模式全過程的參數設定同單方向旋轉分階段的烘干參數設定,但是其增加了正反交替旋轉,織物不會出現單方向旋轉的纏繞或者抱團現象,增加了織物與烘干氣流的接觸面積,降低了織物的烘干厚度,烘干效率較高,因而烘干時間較短。

2、烘干效果對比

三種烘干模式中單一固定烘干模式的最終含水率最低,這是因為這種烘干模式烘干后期的織物溫度最高,使得內部水分蒸發更充分,故最終含水率最低。而分階段烘干模式烘干后期的織物表面溫度較低,很難使內部的結合水也充分遷移,故最終含水率較高。

3、烘干均勻性對比

三種烘干模式中,正反交替旋轉分階段烘干的烘干均勻性均最好,單一固定烘干模式和單方向旋轉分階段烘干模式的烘干均勻性較差,且兩者差異不大。這是因為正反交替旋轉更容易抖散織物,織物受熱更均勻,故烘干均勻性更好。

六、干衣機最合適的烘干模式選擇

由上述分析可知,采用合適的烘干模式可顯著提高干衣機的烘干效率、環境經濟影響,并提高織物烘后的外觀效果。

在整個烘干過程,織物表面溫度和織物含水率具有明顯的時變性和階段性特征。并依據織物表面溫度和織物瞬時含水率變化特征,可將其劃分為升溫階段、恒速烘干階段、降速烘干階段、吹冷風階段。且每個階段的主要作用不盡相同。升溫階段主要是以最快的升溫速率提高織物溫度;恒速烘干階段主要是以最大的失水速率將織物內60%~70%的水分去除,是烘干的主要階段;降速烘干階段是在保證織物表面溫度不過分升高的前提下,盡量多的去除織物內水分;吹冷風階段以最快的速率將織物表面溫度降到室溫。因而,應充分利用每個階段的特性,進行分階段變參數烘干,最大限度地提高烘干效率。

正反交替分階段變參數烘干模式的烘干效率和烘后性能均明顯優于單一固定烘干模式的烘干效率和烘后性能,且稍優于單方向旋轉分階段烘干模式的烘干效率和織物性能。相比于單一固定烘干模式,烘干時間可降低了10%、烘干能耗可以降低了15%、平整度可以提高1級、CO2排放量和使用成本均降低。

正反交替分階段烘干模式既可實現節能、高效、環保、不損傷衣物的烘干目的,又可為干衣機生產商合理設定烘干程序提供借鑒。

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