丁金彪

（珠海格力電器股份有限公司 珠海 519070）

背景

在用戶家里，洗干機(jī)在衣物烘干過程中，水盒提手處存在小水珠現(xiàn)象。在冬天洗衣烘干時(shí)，滾筒內(nèi)部的熱蒸汽通過排氣管進(jìn)入水盒內(nèi)流動(dòng)，到達(dá)水盒前端時(shí)，與外界環(huán)境形成溫度差，水盒提手處發(fā)現(xiàn)凝露現(xiàn)象（見圖1），隨著烘干時(shí)間的加長(zhǎng)，水盒處的凝露水積聚，將洗滌劑盒抽拉出來，洗滌劑盒底端的小水珠匯聚成水流成股流下，存在導(dǎo)致箱體生銹的隱患，同時(shí)也嚴(yán)重影響用戶體驗(yàn)。

圖1 水盒提手處凝露現(xiàn)象

1 凝露原因分析

凝露是生活中的普遍現(xiàn)象，一般來說環(huán)境中的空氣都是濕空氣，空氣的溫度高能夠包含的水蒸氣就多，反之，空氣的溫度低，盡管只有少量的水蒸氣，空氣也能達(dá)到飽和，因此，濕空氣中飽和水蒸氣含量與空氣的溫度成正比[1-3]。在常溫工況下，烘干過程中，筒內(nèi)溫度較高（約50～80 ℃），水盒提手處溫度較低（約23～30 ℃），因溫度差異，形成熱空氣對(duì)流，當(dāng)筒內(nèi)高溫高濕空氣達(dá)到水盒提手處，低于濕空氣的飽和溫度，則空氣中的水蒸氣會(huì)凝結(jié)成水而變成水滴，出現(xiàn)凝露現(xiàn)象[4]。

2 解決方案

通過理論分析，延長(zhǎng)熱空氣的流動(dòng)路徑，一方面可以大幅度的降低熱空氣的溫度，減小水盒提手與熱濕空氣的溫差。另一方面，熱空氣溫度降低，使其在水盒內(nèi)部即達(dá)到露點(diǎn)溫度，降低空氣的含濕量[2]。分析整機(jī)結(jié)構(gòu)，水盒與滾筒內(nèi)部可通過兩個(gè)結(jié)構(gòu)件進(jìn)行空氣對(duì)流，為水盒凝露的源頭，兩處結(jié)構(gòu)為排氣管和進(jìn)水U型管。通氣管與滾筒內(nèi)部直接連接，烘干時(shí)，大量高溫濕氣體進(jìn)入水盒，控制此處濕空氣流動(dòng)為關(guān)鍵點(diǎn)；進(jìn)水U管也與滾筒內(nèi)部直接連接，但因位于滾筒前部，此處空氣溫濕度相對(duì)通氣管較低，控制此處 濕空氣流動(dòng)為次要關(guān)鍵點(diǎn)[4]。

2.1 優(yōu)化水盒結(jié)構(gòu)

在水盒與滾筒排氣孔之間接一個(gè)冷凝器，如圖2所示。筒內(nèi)的熱蒸汽經(jīng)過進(jìn)氣波紋管進(jìn)入冷凝器內(nèi)，冷凝器內(nèi)的流道及擋板對(duì)熱蒸汽起到一定的降速及降溫作用，再經(jīng)過出氣波紋管進(jìn)入水盒接水斗內(nèi)，此時(shí)進(jìn)入水盒的的氣流溫度及流速下降很多，水盒前端凝露現(xiàn)象就會(huì)得到解決。

圖2 冷凝器連接水盒裝配示意圖

2.2 進(jìn)水U型管結(jié)構(gòu)優(yōu)化及控制系統(tǒng)優(yōu)化

保證U型管在水封的情況，即使隨著烘干時(shí)間的延長(zhǎng)，水分蒸發(fā)，仍然能達(dá)到完全密封的狀態(tài)，隔絕熱濕空氣進(jìn)入水盒；烘干前脫水過程中會(huì)因?yàn)檎麢C(jī)振動(dòng)，導(dǎo)致U管內(nèi)的水減少，減弱水封效果。為解決此問題，更改其進(jìn)水控制方式，在脫水后，再進(jìn)水3 s，以達(dá)到水封效果。

3 仿真分析

對(duì)烘干程序下水盒部件溫度分布進(jìn)行仿真分析，建立仿真計(jì)算簡(jiǎn)化模型。如圖3所示，工況一為進(jìn)水U型管密封情況，工況二為進(jìn)水U型管通道開通情況。本分析主要是計(jì)算洗滌劑盒空氣出口處的溫度及速度，仿真分析條件如下：

圖3 仿真計(jì)算簡(jiǎn)化模型

1）入口壓力180 Pa，溫度80 ℃；

2）箱體內(nèi)環(huán)境溫度30 ℃，水盒與環(huán)境通過自然對(duì)流進(jìn)行熱交換；

3）考慮空氣濕度、空氣重力的影響。

3.1 進(jìn)水U型管對(duì)凝露影響的仿真分析

仿真結(jié)果見圖4，根據(jù)仿真結(jié)果流線圖可以看出，工況一壓降集中在入口擋板段，進(jìn)入空腔的空氣流速為0.16 m/s，水盒前端速度逐漸降低，進(jìn)入狹長(zhǎng)空腔段，流通截面積減小，速度升到最大值0.21 m/s，鄰近出口段由于壁面的阻擋，速度逐漸衰減至0.07 m/s；工況二的流動(dòng)趨勢(shì)由進(jìn)水口的氣流主導(dǎo)，氣流直沖洗滌劑盒上表面，一部分氣流由出口流出，另一部分氣流緊貼上壁面反向流動(dòng)直空腔中段，后發(fā)生氣流繞流貼下壁面由出口流出。工況二的速度比工況一高一個(gè)數(shù)量級(jí)，由此可見，進(jìn)水U型管內(nèi)通道封封對(duì)凝露的改善有很大的作用。

圖4 流線圖（速度變化）

3.2 冷凝器對(duì)凝露影響的仿真分析

仿真結(jié)果見圖5，入口擋板段處阻力最大，壓降為170 Pa，圓管段后氣流一部分在腔體中橫向流動(dòng)后進(jìn)入下部通道，另一部分水平方向匯入傾斜狹長(zhǎng)通道，整體流動(dòng)以橫向匯入為主。如表1所示，入口處溫度80 ℃，到達(dá)出口處的溫度約為45 ℃。從結(jié)果可以看出，冷凝器對(duì)凝露有很大的改善作用。

表1 計(jì)算參數(shù)匯總表

圖5 流線圖（溫度變化）

4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

在水盒外面接一個(gè)冷凝器，熱蒸汽從筒內(nèi)經(jīng)過波紋管進(jìn)入冷凝器降溫冷凝，再?gòu)某隹诮?jīng)過波紋管進(jìn)入水盒內(nèi)，從而改善洗干機(jī)烘干過程中水盒提手處冷凝現(xiàn)象。針對(duì)外接冷凝器方案，設(shè)計(jì)不同工況、不同程序下的實(shí)驗(yàn)方案，具體如表2。常溫、低溫和高溫環(huán)境下，外接冷凝器方案凝露改善明顯，提手及水盒內(nèi)凝露水珠較少，抽出水盒時(shí)未出現(xiàn)水珠滴下的現(xiàn)象，滿足用戶體驗(yàn)要求。

表2 實(shí)驗(yàn)方案

在現(xiàn)有機(jī)型上再增加一個(gè)冷凝器會(huì)增加成本，可以將冷凝器的核心內(nèi)容移植在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)上，這樣不需要再額外增加零件就能解決凝露問題。通過優(yōu)化水盒部件下的接水斗結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)。筒內(nèi)的熱蒸汽經(jīng)過接水斗的進(jìn)氣口進(jìn)入接水斗后端結(jié)構(gòu)，熱蒸汽先向上流動(dòng)，再向左流動(dòng)，再向下流動(dòng)，最后向前端流動(dòng)，氣流吹向水盒組件前端，如圖6所示。結(jié)合接水斗更改、進(jìn)水U型管更改和控制器邏輯優(yōu)化三者進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，分布在常溫、高溫及低溫工況情況下進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果如圖7所示，水盒提手處無流水裝凝露出現(xiàn)，即使拉開水盒亦無成股凝露水沿殼體流下，解決了水盒凝露和殼體生銹隱患問題[4]。凝露為自然物理現(xiàn)象，無法完全避免，在目前結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，仍在提手下方有少量霧狀凝露，用戶觸摸不到，不影響用戶體驗(yàn)。

圖6 接水斗局部結(jié)構(gòu)示意圖

圖7 常溫工況凝露現(xiàn)象

5 結(jié)論與建議

通過對(duì)比不同整改方案結(jié)果，并結(jié)合實(shí)際整改難度進(jìn)行判斷，確定接水斗更改、進(jìn)水U型管更改和控制器邏輯優(yōu)化三者結(jié)合的方案為最終凝露問題整改方案，完成凝露實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，相比整改前凝露現(xiàn)象改善明顯。

1）接水斗結(jié)構(gòu)優(yōu)化更改方案，降低氣流溫度、速度及方向，有效改善了洗干一體機(jī)烘干過程中的凝露問題；

2）更改進(jìn)水U管的結(jié)構(gòu)，增加液封深度，可有效改善凝露問題；

3）系統(tǒng)控制優(yōu)化后進(jìn)水3 s，以達(dá)到水封效果，可有效改善凝露問題。