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洗衣机加热和烘干装置设计案例综述
本次设计采用水冷冷凝式，双加热管加热，两根加热管可以根据需求调整出三种不同的加热方式，加热更可控，更能有效的利用能耗、
图1.1烘干过程空气流向示意图
烘干装置使用的基本原理如图1.1所示,干热空气在经过加热管的预热后,进行出现在滚筒内,和滚筒内的的甩干后依然潮湿的织物进行热接触交换上面的水,交换后的潮湿空气在风机转动的影响下流出,通过水筒的空调出口处,再吸入到冷凝装置的冷却管内,冷水在冷凝阀中不停地涌出形成的细水柱,再喷射在冷凝管表面带走内部的潮湿空气的温度,细水柱温度上升,内部潮湿空气的温度下降而水分凝结,空气得到一次干燥，后进入风机，到达烘干器，烘干器内部的加热管再次把冷却后的空气加热，获得新的干热空气用于继续烘干。
1.1烘干系统的设计
烘干系统，主要由烘干器底座、烘干器上覆、风机、加热管、烘干器出风口加长件、烘干器固定支架和一些密封圈件组成。前端通过烘干器固定支架与前横梁螺丝固定。考虑到要加热，材料就需要有一定的耐高温性能，所以烘干器底座可以使用YZALSi12Cu2，这是一种具有比较低的热胀系数的压铸的铝合金材料，也可以在比较高的温度下保持自己的物理性能，是合适的材料，加热管和风道底部温度较高也使用YZALSi12Cu2。烘干器上盖温度并不算太苛刻考虑经济性使用具有耐腐蚀耐热的不锈钢304δ0.5，。，长期在高温环境下运行同时力学性能不会有太大改变、尺寸也能基本保持不变的PPS材料，可以作为烘干器出风口的加长件。
加热管的运行功率和效率、筒内温度的高低、风机旋转产生的风速和风量、出风口气体温度的高低、气体的流动方向等对整个烘干系统的烘干效果起着决定性的影响。通过翻阅相关文献确定了一个比较不错的优化的烘干系统的产品设计方案。
11-烘干器上覆2-保温及隔热性棉3-烘干器上盖封口4-风机5-烘干器支撑底座6-加热管7-温度控制器(手动复位式)8-温度控制器封口圈9-烘干器安装支撑10-烘干器封口圈11-温度控制感应器12-温度控制感应器封口圈13-烘干器出风口安装加长件14-温度控制器(自动复位式)
图1.2烘干器组件
如图1.2所示，14是手动复位的控温器,7(2个)是自动复位的控温器,共有三个,14的工作温度一般小于七,但当加热管工作温度过高时,将自动复位控制器断开,即可由此得知加热管正处在故障状态中,为防止引起安全隐患,要停止使用。如在烘干机加长件的侧面、冷凝器和烘干机连接处、冷凝器底部安装有三个温度传感器用于帮助控制温度。分别负责测量进风口温度、冷却后的冷风的温度、以及空调出风口的温度。利用进风口的温度控制,可以管理加热管的运行和关闭;冷却后的气体温度能够用于确定冷凝器的工作状况;出风口温度则能够检验烘干过程能否进行。
1.2加热管设计
单根的形式是目前市面上最为普遍的加热管产品,此次使用了双管的设计。其中,1650w的西门子产品是目前市面上所售的双加热管型式的加热管。升温速率随着双加热管的功率而增大,同时滚筒内温越高,烘干时间也会缩短,不过弊端是对衣物磨损会比较大,同时也对整机的安全性会有一定危害。
经过文献查阅，确定了一个合适的加热管结构，使用白色退火处理的直径为￠8.5±0.1mm的渗镍304L的功率分别800w和500w的上管和下管。
图1.3烘干加热管
1.3风道设计
烘干器设计时，风的导向对烘干的影响以及加热的均匀性是需要考虑的两个方面。一个合适的风道，就显得很重要了，如图1.4所示风机将空气吸入，后一段的导向结构如果设计的不够长，空气就无法比较顺利的导入桶内。另外,由于烘干器和筒不平行,空气受热会不均匀。如果先把烘烤器基座沿着风机叶片的水平走向加长,并且有一段弧度旋转,接着再做垂直,到了烘烤器的基座头部处,再设计一种有倾斜角的引导嘴,压缩空气在其中折射的吸收到筒中。能够实现比较有效的导向,在不降低空气流量的状况下,可以把空气更顺畅的引入风筒内。既不会降低整体控制系统的效能,也不会为风机增添额外负担,同时减少了控制系统的噪音。
图1.4风道走向
1.4风机的选用
风扇的输出功率越大，热量的换热器就越快，而空调出口的热量和衣服的热量就会下降，而空气中的湿度又会被吸入管道和干燥管道中，再一次流经加热器，将干燥的空气转化为湿润的蒸汽，从而影响到布料的干燥。因此，应当尽量增大空气流量，而不会造成抽气。经查阅文献本次电压/频谱为;230V~/50Hz;最高电流:210mA;输出功率:48W;速度:2300rpm。如果风力发动机的运行速度在2400rpm到2800rpm之间,此时整个系统风道设计得相当合理。