CN105239339B - 一种实现干衣机节能节时的烘干程序优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用排气空气口湿度作为阶段划分与参数调节依据实现干衣机节能节时的烘干程序优化方法，其属于一种家用电器类程序优化技术，用于解决现有干衣机烘干耗能大、烘干时间长的两大焦点问题。具体方法是通过在干衣机排气口设置湿度传感器，利用其数值准确判断烘干所处烘干阶段，同时，根据所处阶段设定最佳的烘干参数组合，最大限度地利用烘干热气流的传热和除湿能力。c本发明不涉及干衣机内部结构的任何改动，仅仅通过在干衣机排气口放置一个湿度传感器，实现了在不增加企业关于干衣机内部硬件改动成本的情况下，达到干衣机节能节时的目的。

Description

一种实现干衣机节能节时的烘干程序优化方法

技术领域

本发明涉及一种利用排气口空气湿度作为阶段划分与参数调节依据实现干衣机节能节时的烘干程序优化方法。

背景技术

目前市面上所出现的干衣机普遍具有烘干耗能大、烘干时间长、烘后衣物外观差等问题，其中烘干耗能大和烘干时间长是消费者反映最强烈的两大问题。同时，受节能减排政策、家用电器能耗限制标准和环保趋势所迫，解决上述两大问题已成为干衣机厂家获得生存发展的唯一选择。

为了解决上述问题，现有相关专利基本上都是通过改造或者增加硬件设备来解决上述问题。例如专利号为201110076234.0的工业干衣机，通过将干衣机导风管道改造成C型导风道提高干衣机能源利用效率。专利号为201310609077.4的一种节能干衣机，通过在干衣机滚筒出口和干衣机门之间增加一个隔热装置，减少了通过干衣机前面板的热量流失，从而间接实现节能。通过对干衣机硬件改造来实现节能节时的方案，不仅增加了厂家的生产成本，而且会涉及多个部件能否匹配运行的问题，因而此方法一般耗时耗力，且通用性较差(因为硬件改造是针对特定设备进行的专属研究，而不同设备之间内部结构差异很大，所以不能互通使用)。

发明内容

本发明的目的是提供一种既不需要任何硬件改造工作又具有通用性的干衣机降低能耗和节约烘干时间的烘干程序优化方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种实现干衣机节能节时的烘干程序优化方法，包括如下步骤：

步骤1、将衣物在干衣机内烘干分为如下五个阶段：升温阶段、恒速阶段、第一降速阶段、第二降速阶段及吹冷风阶段，其特征在于：

步骤2、将启动时间作为升温阶段与恒速阶段之间的分界点一，将排气管道出口处的湿度作为恒速阶段与第一降速阶段间的分界点二、第一降速阶段与第二降速阶段间的分界点三、第二降速阶段与吹冷风阶段间的分界点四以及吹冷风阶段结束的结束点，分别设置分界点一的时间范围，同时分别设置分界点二、分界点三、分界点四、结束点的不同的湿度范围值；

步骤3、在干衣机排气管道出口放置湿度传感器，根据湿度传感器得到的实时湿度值判断衣物在干衣机内所处的烘干阶段，在不同阶段，干衣机以不同参数运行，其中：

升温阶段，加热丝选择能提供最多热源的最大功率，风量选择能提供最长接触时间的较小风量，转速选择能提供抖散衣物的转速；

恒速烘干阶段，加热丝选择能同时提供较大温度梯度和湿度梯度的功率，风量选择能迅速带走高湿气流的较大风量，转速选择能保证衣物充分舒展的中间转速；

第一降速阶段，加热丝选择能提供较大湿度梯度但尽量节能的功率，风量选择能适当延长气流在桶内滞留时间的中间风量，转速选择能形成较大风洞，不阻碍气流顺利流过衣物表面的较大转速；

第二降速阶段，加热丝选择能提供较少热量的低功率，风速选择能适当延长气流在桶内滞留时间的中间风量，转速选择能形成较大风洞，不阻碍气流顺利流过衣物表面的较大转速；

吹冷风阶段，加热丝停止工作，风量选择能适当延长气流在桶内滞留时间的中间风量，转速选择能形成较大风洞，不阻碍气流顺利流过衣物表面的较大转速。

本发明所公开的一种干衣机降低耗能、节省烘干时间的烘干程序优化方法，是利用排气口空气湿度值将整个烘干过程分成五个不同的烘干阶段，即升温阶段、恒速烘干阶段、第一降速阶段、第二降速阶段、吹冷风阶段，以最大限度地利用烘干气流的传热除湿能力为基本原则，来设定相应阶段的最佳烘干程序参数组合，进而实现降低烘干能耗和节约烘干时间的目的。由于此发明不涉及干衣机内结构改造工作，所以研发成本和生产成本均较低，且通用性更强(因为本发明的节能程序中各参数调节依据是流体热质传输和空气热力学性能的理论，此理论属于基础学科，是针对烘干效率最优化进行的相应设定，不是针对具体型号的产品的个体应用)。

附图说明

图1为本发明一种通过排气空气口湿度进行干衣机节能节时烘干程序优化方法的烘干程序流程图；

图2为本发明烘干程序运行时的排气口湿度变化曲线；

图3a为常规烘干后的衣物的平整度；

图3b为采用本发明的方法烘干后的衣物的平整度。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

本发明的技术解决方案如下：

在干衣机排气管道出口放置一个湿度传感器，本发明所使用精度范围为温度±0.5℃，湿度±5％。通过湿度传感器的数值判定干衣机运行阶段，并根据各烘干阶段的衣物含水率和烘干气流的特点设定相应参数。

下述列表1的参数取值及最优值仅用于烘干设备的烘干节能、省时程序优化方法的进一步解释说明，并不表示此烘干程序优化方法仅适用于此列表数据情形，其方法适用于所有带有烘干功能的机械设备节能节时程序优化，尤其适用于热电直排式干衣机的烘干程序优化。

以负载为5000g的纯棉织物烘干为例，热电直排式干衣机程序参数的取值范围及最优值如表1所示。。

表1参数取值范围及最优值

注：分界点1为烘干程序开始运行时间，单位为min；分界点2-分界点4和结束点为干衣机排气口湿度值，单位为％。各参数误差范围：温度±0.5℃，湿度±5％，功率±10W，风速±0.3m/s，转速±1rpm。另外，此列表的数据是针对负载为5000g纯棉织物，环境参数为26℃(±1℃)、湿度73％(±5％)进行烘干的参数设定范围及最优值。

程序最优参数选择依据：

众所周知，家用干衣机是由给烘干衣物提供热源的加热丝、顺利带走桶内热湿气流的风机及带动衣物随滚筒转动并顺利抛撒形成均匀料幕的电机构成。而衣物烘干的本质就是经过加热丝加热后高温低湿气体进入放置含湿衣物的桶内，两者在桶内进行热湿双向耦合传递后，耦合后的气流迅速离开滚筒的过程。因而，干衣机烘干效率的高低完全取决于这一过程中三个构件的配合情况，具体原因如下：

加热丝作为织物烘干过程的热源，其值的大小直接决定了烘干流体的初始温度和初始湿度，经系列实验测试发现：经功率范围在3000-4500W的加热丝处理过的气流，其湿度基本都在10％左右，而温度在90-130℃之间，功率越大，温度越高。换句话说，在加热丝功率为3000W-4500W范围内，不同功率提供了不同的温度梯度和基本相同的湿度梯度。因而，从节能的角度考虑，如果衣物自身温度较高，含水率较低时，应选择较小的功率，反之则选择较大功率。这是由于衣物较高时，织物与烘干气流之间的温度梯度除湿驱动力低于衣物与烘干气流之间的湿度梯度驱动力，即湿度梯度对烘干影响更大。

风量作为织物烘干过程形成强迫对流的唯一驱动力，其值的大小不仅直接决定了流体的流态和速率，也决定了烘干气流的热质传递效率。众所周知，衣物烘干过程是一个衣物内的含水率不断下降的过程。这就预示着衣物与热气流交互后热湿气流的湿度也在不断变化。而由饱和水与饱和水蒸气热力学性质表，我们可以发现，在一定温度下，空气承载水蒸气的能力是有限的，而且越接近承载极限，其吸收水蒸气的能力是逐渐变小的。因而，如果热湿气体滞留在桶内较长时间而不能迅速离开滚筒，就会降低烘干效率；如果热湿气体过快的离开滚筒，导致气流的热量没有充分地传递给衣物，衣物内的湿气也未充分的传递给气流，进而造成能源浪费和烘干时间延长(气流没有充分交换就离开滚筒，导致需要提供更多的热干气流才能烘干额定量的衣物)。所以选择一个合适的风量不仅可以提高烘干效率也可节能节时。

转速作为带动衣物沿桶壁做圆周运动和在桶内做抛撒抛物线运动的动力源，其值的大小不仅直接决定衣物的运动分布状态，也决定衣物与气流接触面积和次数。众所周知，薄层织物比厚层织物容易烘干，铺展衣物比堆叠衣物容易烘干。因而，最大限度的增大衣物在滚筒内的展开面积，是提高干衣机烘干效率的重要途径之一。

衣物在干衣机内烘干分为如下五个阶段：升温阶段，热量主要用于加热衣物，因而此阶段应该使用能提供最多热源的最大功率4500W，风量应选择能提供最长接触时间的较小风量5.8m/s，转速应选择能提供抖散衣物的42-45rpm；恒速烘干阶段是衣物烘干热质交换的主要阶段，因而此阶段应选择能同时提供较大温度梯度和湿度梯度的功率4500W，风量应选择能迅速带走高湿气流的较大风量11.0m/s，转速应选择能保证衣物充分舒展的中间转速45-47rpm；第一降速阶段应选择能提供较大湿度梯度但尽量节能的功率3000W，风量应选择能适当延长气流在桶内滞留时间的中间风量7.0m/s，转速应选择能形成较大风洞，不阻碍气流顺利流过衣物表面的较大转速45-47rpm；第二降速阶段，衣物含水率进一步降低，衣物温度开始急剧上升，因而，此阶段能提供较少热量的低功率1500W，风速应选择能适当延长气流在桶内滞留时间的中间风量7.0m/s，转速应选择能形成较大风洞，不阻碍气流顺利流过衣物表面的较大转速47-48rpm；吹冷风阶段主要用于衣物降温，因而此阶段应选择停止加热丝工作，风量应选择能适当延长气流在桶内滞留时间的中间风量6.8m/s，转速应选择能形成较大风洞，不阻碍气流顺利流过衣物表面的较大转速47-48rpm。

烘干效果：

通过理论分析及系列实验研究，以海尔热电直排式干衣机为例，其常用烘干程序(加热丝功率4500W，风速6.8m/s，滚筒转速45-50rpm)和优化程序进行对比，测试两种程序烘干额定负载衣物所消耗的能量和花费的时间，如表2所示。衣物在两种不同程序下烘干后的平整度参看图3a及图3b。

表2-常用程序与优化程序对比

在烘干之前，将实验负载进行烘干前处理，确保衣物含有一定湿度，然后将其放入相应的热电直排式干衣机内进行烘干处理。其具体节能节时烘干程序为：分界点1设定为烘干程序启动后n min，未到达分界点1时，干衣机将执行升温阶段的烘干参数组合；当到达分界点1时，进入恒速阶段，烘干干衣机将执行恒速烘干阶段的烘干参数组合；未到达分界点2(排气口空气湿度78％)时，干衣机将继续执行恒速烘干阶段设定的烘干参数组合，当到达分界点2时，进入第一降速烘干阶段，烘干干衣机将执行第一降速烘干阶段的烘干参数组合；当到达分界点3，即达到设定的排气口空气湿度值时，进入第二降速烘干阶段，干衣机将执行第二降速烘干阶段的烘干参数组合；当到达分界点4，即排气口空气湿度达到设定值时，进入吹冷风阶段，干衣机将执行吹冷风阶段的烘干参数组合；当到达结束点，即达到设定的排气口空气湿度时，停止工作。最后，对比分别利用此优化参数和干衣机自带常用程序进行额定负载的衣物烘干所消耗的能源和时间。

下述实施例，仅用于对此烘干节能、省时程序进一步解释说明，并不表示本烘干程序的优化方法仅适用于此实施案例情形，其方法适用于所有热电直排式干衣机的烘干程序优化。

具体实施例如下：在烘干之前，将实验负载在型号为TG90-1416MPDG洗干一体机内进行烘前洗涤处理，其处理程序为脱水转速1000rpm，漂洗和脱水总时间20min，脱水后衣物含水率调成70％(±2％)。然后将其平铺放入海尔公司型号为GNZ10-977热电直排式干衣机内进行烘干处理，其具体烘干程序为:分界点1设定为烘干程序启动后8min，未到达分界点1时，干衣机将执行升温阶段的烘干参数组合，即功率4500W，风速5.8m/s，转速42-25rpm；当到达分界点1时，进入恒速阶段，烘干干衣机将执行恒速烘干阶段的烘干参数组合，即功率4500W，风速11.0m/s，转速45-47rpm；未到达分界点2(排气口空气湿度78％)时，干衣机将继续执行恒速烘干阶段设定的烘干参数组合，当到达分界点2时，进入第一降速烘干阶段，烘干干衣机将执行第一降速烘干阶段的烘干参数组合，即功率3000W，风速7.0m/s，转速45-47rpm；当到达分界点3(排气口空气湿度68％)时，进入第二降速烘干阶段，干衣机将执行第二降速烘干阶段的烘干参数组合，即功率1500W，风速7.0m/s，转速47-48rpm；当到达分界点4(排气口空气湿度45％)时，进入吹冷风阶段，干衣机将执行吹冷风阶段的烘干参数组合，即风速6.8m/s，转速47-48rpm；当到达结束点(排气口空气湿度40％)时，停止工作。利用此优化参数烘干额定负载的衣物，相比于干衣机自带常用程序节约了16.5％的能源和37.5％的烘干时间。

Claims (1)

1.一种实现干衣机节能节时的烘干程序优化方法，包括如下步骤：

步骤1、将衣物在干衣机内烘干分为如下五个阶段：升温阶段、恒速阶段、第一降速阶段、第二降速阶段及吹冷风阶段，其特征在于：

步骤2、将启动时间作为升温阶段与恒速阶段之间的分界点一，将排气管道出口处的湿度作为恒速阶段与第一降速阶段间的分界点二、第一降速阶段与第二降速阶段间的分界点三、第二降速阶段与吹冷风阶段间的分界点四以及吹冷风阶段结束的结束点，分别设置分界点一的时间值，同时分别设置分界点二、分界点三、分界点四、结束点的不同的湿度值；

步骤3、在干衣机排气管道出口放置湿度传感器，根据湿度传感器得到的实时湿度值判断衣物在干衣机内所处的烘干阶段，在不同阶段，干衣机以不同参数运行，其中：

升温阶段，加热丝选择能提供最多热源的最大功率，风量选择能提供最长接触时间的较小风量，转速选择能提供抖散衣物的转速；

恒速烘干阶段，加热丝选择能同时提供较大温度梯度和湿度梯度的功率，风量选择能迅速带走高湿气流的较大风量，转速选择能保证衣物充分舒展的中间转速；

第一降速阶段，加热丝选择能提供较大湿度梯度但尽量节能的功率，风量选择能适当延长气流在桶内滞留时间的中间风量，转速选择能形成较大风洞，不阻碍气流顺利流过衣物表面的较大转速；

第二降速阶段，加热丝选择能提供较少热量的低功率，风速选择能适当延长气流在桶内滞留时间的中间风量，转速选择能形成较大风洞，不阻碍气流顺利流过衣物表面的较大转速；

吹冷风阶段，加热丝停止工作，风量选择能适当延长气流在桶内滞留时间的中间风量，转速选择能形成较大风洞，不阻碍气流顺利流过衣物表面的较大转速。