衣服烘干机方案开发设计

2020-07-30 15:44:30 hongling

衣服烘干机也称为家用干衣机,它是家用电器里面很常见的一种应用方式。烘干机可分为工业与民用两种,工业烘干机也叫干燥设备或干燥机,民用烘干机是洗涤机械中的一种,一般在水洗脱水之后,用来除去服装和其他纺织品中的水分。

随着城市生活的快节奏和生活水平的提高。对生活在城市的家庭,一台烘干机变得越来越有必要了。它帮助大家在冬日里或者阴雨天气还能穿上干燥舒适的衣物。虽然简易干衣机是一个非常简单廉价的家庭设备,售价从数十元到一两百元不等;但因为它的安全、便利和容易收纳的原因,得到了广泛的应用,在电商上很多卖家也有数千的销售量。而衣物烘干的过程却是牵涉到对流扩散、水分蒸发、流体传热等等多个方面的物理过程。这些方面的研究,也有其实际的意义。

一、衣服烘干机的结构组成

市面上常见的轻便衣服烘干机由主机、晾衣支架和密封布罩组成。

主机由内过滤网、风扇和PTC发热元件组成。主机安装于晾衣支架靠下的位置,并使主机进风口离地面有一定的空间。将衣物晾挂在晾衣架上后,将密封布罩罩在晾衣架上,主机的出风口位于密封布罩的底部。密封布罩的顶部开有出风口。

二、衣服烘干机的烘干原理

待干织物主要由织物纤维(本文中指棉纤维)和水分组成。在干燥开始阶段,主机提供干燥的热空气,一方面将待干织物的温度升高,另一方面,干燥的热空气带走了织物表面的水分。由于表面水分的蒸发,在织物的表面和内部产生了湿度差。在此湿度差的推动下,内部的水分将向表面扩散。

通过对干衣机烘干过程的各个物理现象的模拟,我们可以更加直观地了解到衣物烘干的过程。温度、风速和衣物中含有的水分产生了相互的作用,使得衣物的不同位置的水分含量变化,变得快慢不一。

对于简易干衣机的厂家而言,如何使得进风口的干燥热风能够尽量均匀的从底部送入,是提高干衣效率的关键。大量无效的干燥热风从阻力最小的路径流失。在设计上,适当增加迂回的路径或者在进风口增加扩风器,可以使得热空气尽量均匀。

对于已经购买使用简易干衣机的家庭而言,将最难干透的衣物放在离开进风口最近的地方是一个最好的选择。同时要考虑如何摆放衣物,使得衣物尽量不会阻碍空气的流动。

深圳衣服烘干机方案开发

三、洗烘一体机与干衣机哪个更好用?

进入三月后,南方的天气逐渐变得潮湿。洗完衣服后,靠自然晾干就变得更困难了。这时候,一款家用的干衣机就非常有用了。但是面对市面中的洗烘一体机以及干衣机来说,哪个才是真正适合进入家庭的产品呢?它们有什么本质的区别呢?

1、从占地面积看

即便是最近国内的房价稍有稳定,但仍然是寸土寸金的级别。特别是很多卫生间的设计,洗衣机都放不下,更别说额外的干衣机了。

这时候洗烘一体机的占地空间和“洗衣机+干衣机”的组合相比,就有着明显的优势了。不过很多和洗衣机配套的干衣机,配合专用的支架是可以实现上下叠放的。所以对于高度没有什么限制的家庭,独立式的干衣机和洗烘一体机在占地面积上没有太大的区别。

2、从容积看

洗衣机以千克为容积单位,也就是常说的公斤,作为和洗衣机配套的干衣机,也是以千克来衡量容量的大小。一般洗烘一体机,洗衣的额定重量和烘干的额定容量并不相同。以入门的产品为例,一般额定容量为8kg左右的产品,烘干的额定容量大概在4kg、5kg左右。这有什么影响呢?就是一次放进去一堆脏衣服,洗虽然能一次洗干净,但是烘干出来就不完全,仍带有潮湿。而用洗衣机洗床单、被罩、窗帘什么的,也不能彻底烘干到拿出来直接能用的级别。

至于独立的干衣机,通常额定容量要更大一些,所以,一般人的感觉就是洗烘一体机烘不干、而独立产品没问题。实际上,买个高端点的洗烘一体机,烘干的额定容量也上去了,效果并不比独立的差。

3、从体验看

实际上,使用体验可以从几个角度来说,比如烘干速度、烘干效果、繁琐程度、烘干出来衣服的皱褶情况。

(1)从速度来讲,两者都很慢,单次烘干基本都在2个小时以上,而洗一次大概也就半个多小时。

(2)从烘干效果上来讲,额定容量的问题会造成中低端的洗烘一体机没法让衣服完全烘干。而高端产品和独立产品效果比较好,但高端洗烘一体机价格偏高。

(3)从繁琐程度上来讲,肯定是洗烘一体机更好,毕竟脏衣服扔进去,拿出来抖抖就能穿了。

(4)从衣服的褶皱情况来说,独立产品更占优势。但实际上这并不是机型的原因。由于在甩干阶段,衣物会被大力的压缩,这时候直接烘干衣物纤维就弯着定型了。而独立干衣机有个从洗衣机中拿出来抖一下的过程,这个过程衣物的纤维就相对平整了,烘干出来就不至于太褶皱了。不过洗烘一体机在洗完了先拿出来抖落一下,再扔回洗衣机重新烘干也能达到类似的效果。此外,大多洗烘一体机并没有毛絮收集器,毛絮如果堆积在洗衣机里受潮湿高温影响,容易产生霉变。而独立干衣机大多都会有毛絮收集器。

4、从价格看

主流8kg国产干衣机价格在4000~6000元左右,主流的8kg洗衣机价格在3000~4000元左右,两者总价在7000~10000元左右。而8kg的洗烘一体机价格在4000~8000元左右。所以,洗烘一体机产品更具价格优势,不过烘干效果会有一定影响。烘干效果没影响、占地空间也小的高端洗烘一体机产品,价格则在12000~15000左右,达到相同效果时,比独立产品的总体价格更高。

综上所述:差钱、差空间,就选择低端洗烘一体机;不差钱、差空间,就选择高端洗烘一体机;差钱、不差空间,就选择独立干衣机;不差钱、不差空间,那就可以随着自己的心情,随意挑选。

四、衣服烘干机的烘干过程分析

通过观察烘干过程,可以发现,依据织物表面温度和失水速率变化特征,可将织物从湿润到烘干的整个过程划分为升温阶段、恒速烘干阶段、降速烘干阶段、吹冷风阶段。

1、升温阶段是指湿态织物在环境中调节自身的温度,且含水率几乎不变的阶段。这是由于这一阶段,织物的温度较低,不足以提供织物大量蒸发所需要的能量,所以水分的迁移速率非常缓慢,加热丝功率提供的能量主要用于织物温度的增加而不是织物内水分的散失。此阶段去除的水分主要是自由水(吸附在织物表面的水分)。

2、恒速烘干阶段是指织物温度基本不变,含水率以恒定速率下降的阶段,是烘干的主要失水阶段。此阶段加热丝提供的能量主要用于织物内水分的迁移,干衣机提供给织物的能量等于织物蒸发所需要的能量。整个过程,织物表面的纤维被水分子包围,一直处于饱和状态,去除的水分主要是存在于织物表面、纱线间空隙、纤维间空隙的自由水,迁移速率取决于外界环境,即由物料表面水的汽化速率决定。而且,传质驱动力是因剧烈蒸发产生的织物表面的水蒸气密度与周围湿空气中的水蒸气密度之差(内外水蒸气气压差)。因此,此阶段可以通过改变外界条件提高烘干效率,即采用高风速、大风量把烘干过程物料表面汽化的水蒸气带走。

3、降速烘干阶段是指织物表面温度明显增加,织物含水率下降速率逐渐下降的阶段。此阶段,织物表面不再处于饱和状态,蒸发开始进入织物内部。此阶段排除的水分主要是存在于纤维间空隙的自由水分子,迁移速率取决于纤维内部水分的扩散速率。如果过烘,氢键与范德华力为主的结合能的破坏,导致纤维内毛细水(纤维内部空隙内的水)和结合水(通过化学键或者亲水基团与纤维大分子结合的水分子)蒸发。此阶段速率与织物内部水分向外迁移速率显著相关,因而其烘干速率明显受限于烘干织物的种类、材料自身传热传质速率。

6、吹冷风阶段是指实现织物与环境之间的温湿度平衡的阶段。此阶段基本不涉及水分的迁移,但温度迅速下降。

综上所述,每个阶段在织物烘干过程中分别承担着不同的作用,需要去除的水分种类及质量均不同,而且其烘干机理和烘干速率也不相同,故每个阶段需要供给的能量、烘干温度、风速滞留时间、衣物的运动状态是不同的,应根据实际需要分别加以控制,才能达到快速高效烘干衣物的目的。因而干衣机采用全过程参数固定不变的烘干模式是不合理的,而应采用根据烘干所处阶段,实时调整烘干参数的模式。因此,提出了充分利用织物烘干过程织物温湿度、运动特征的正反交替旋转分阶段烘干模式,最大限度地提高干衣机烘干效率,尽量实现干衣机的全面节能。

家用干衣机控制板设计

五、家用干衣机的烘干模式分析

暖风干衣机的烘干模式可以有三种:正反交替旋转分阶段烘干、单方向旋转分阶段烘干、单一固定烘干

正反交替旋转分阶段烘干模式的烘干能耗最小,单方向旋转分阶段烘干模式的烘干能耗次之,单一固定烘干模式的烘干能耗最大。相比于单一固定烘干模式,单方向旋转分阶段烘干模式节约了5.43%的烘干能耗,正反交替旋转分阶段烘干模式节约了12.77%的烘干能耗。这是因为:分阶段性烘干模式,能够根据烘干所处阶段,合理的调整各烘干参数,避免用于织物温度过度增加的能量,使每个阶段能源利用率到达最大。以下是三种红安模式的优劣对比。

1、烘干时间对比

三种烘干模式中正反交替旋转分阶段烘干模式的烘干时间最小(节约了10%的时间),单一固定烘干模式的烘干时间次之,单方向旋转分阶段烘干模式的烘干时间最大。对比3种烘干模式的烘干参数设定发现:相比于单方向旋转分阶段烘干模式的烘干参数,单一固定烘干模式的整个烘干过程加热丝功率均为4 000W,功率较高,烘干气流携带的能量较多,有利于织物内水分的蒸发,故烘干时间较短。而正反交替分阶段烘干模式全过程的参数设定同单方向旋转分阶段的烘干参数设定,但是其增加了正反交替旋转,织物不会出现单方向旋转的缠绕或者抱团现象,增加了织物与烘干气流的接触面积,降低了织物的烘干厚度,烘干效率较高,因而烘干时间较短。

2、烘干效果对比

三种烘干模式中单一固定烘干模式的最终含水率最低,这是因为这种烘干模式烘干后期的织物温度最高,使得内部水分蒸发更充分,故最终含水率最低。而分阶段烘干模式烘干后期的织物表面温度较低,很难使内部的结合水也充分迁移,故最终含水率较高。

3、烘干均匀性对比

三种烘干模式中,正反交替旋转分阶段烘干的烘干均匀性均最好,单一固定烘干模式和单方向旋转分阶段烘干模式的烘干均匀性较差,且两者差异不大。这是因为正反交替旋转更容易抖散织物,织物受热更均匀,故烘干均匀性更好。

六、干衣机最合适的烘干模式选择

由上述分析可知,采用合适的烘干模式可显著提高干衣机的烘干效率、环境经济影响,并提高织物烘后的外观效果。

在整个烘干过程,织物表面温度和织物含水率具有明显的时变性和阶段性特征。并依据织物表面温度和织物瞬时含水率变化特征,可将其划分为升温阶段、恒速烘干阶段、降速烘干阶段、吹冷风阶段。且每个阶段的主要作用不尽相同。升温阶段主要是以最快的升温速率提高织物温度;恒速烘干阶段主要是以最大的失水速率将织物内60%~70%的水分去除,是烘干的主要阶段;降速烘干阶段是在保证织物表面温度不过分升高的前提下,尽量多的去除织物内水分;吹冷风阶段以最快的速率将织物表面温度降到室温。因而,应充分利用每个阶段的特性,进行分阶段变参数烘干,最大限度地提高烘干效率。

正反交替分阶段变参数烘干模式的烘干效率和烘后性能均明显优于单一固定烘干模式的烘干效率和烘后性能,且稍优于单方向旋转分阶段烘干模式的烘干效率和织物性能。相比于单一固定烘干模式,烘干时间可降低了10%、烘干能耗可以降低了15%、平整度可以提高1级、CO2排放量和使用成本均降低。

正反交替分阶段烘干模式既可实现节能、高效、环保、不损伤衣物的烘干目的,又可为干衣机生产商合理设定烘干程序提供借鉴。