一种改善洗干机烘干凝露问题的方案探讨

丁金彪

（珠海格力电器股份有限公司 珠海 519070）

背景

在用户家里，洗干机在衣物烘干过程中，水盒提手处存在小水珠现象。在冬天洗衣烘干时，滚筒内部的热蒸汽通过排气管进入水盒内流动，到达水盒前端时，与外界环境形成温度差，水盒提手处发现凝露现象（见图1），随着烘干时间的加长，水盒处的凝露水积聚，将洗涤剂盒抽拉出来，洗涤剂盒底端的小水珠汇聚成水流成股流下，存在导致箱体生锈的隐患，同时也严重影响用户体验。

图1 水盒提手处凝露现象

1 凝露原因分析

凝露是生活中的普遍现象，一般来说环境中的空气都是湿空气，空气的温度高能够包含的水蒸气就多，反之，空气的温度低，尽管只有少量的水蒸气，空气也能达到饱和，因此，湿空气中饱和水蒸气含量与空气的温度成正比[1-3]。在常温工况下，烘干过程中，筒内温度较高（约50～80 ℃），水盒提手处温度较低（约23～30 ℃），因温度差异，形成热空气对流，当筒内高温高湿空气达到水盒提手处，低于湿空气的饱和温度，则空气中的水蒸气会凝结成水而变成水滴，出现凝露现象[4]。

2 解决方案

通过理论分析，延长热空气的流动路径，一方面可以大幅度的降低热空气的温度，减小水盒提手与热湿空气的温差。另一方面，热空气温度降低，使其在水盒内部即达到露点温度，降低空气的含湿量[2]。分析整机结构，水盒与滚筒内部可通过两个结构件进行空气对流，为水盒凝露的源头，两处结构为排气管和进水U型管。通气管与滚筒内部直接连接，烘干时，大量高温湿气体进入水盒，控制此处湿空气流动为关键点；进水U管也与滚筒内部直接连接，但因位于滚筒前部，此处空气温湿度相对通气管较低，控制此处 湿空气流动为次要关键点[4]。

2.1 优化水盒结构

在水盒与滚筒排气孔之间接一个冷凝器，如图2所示。筒内的热蒸汽经过进气波纹管进入冷凝器内，冷凝器内的流道及挡板对热蒸汽起到一定的降速及降温作用，再经过出气波纹管进入水盒接水斗内，此时进入水盒的的气流温度及流速下降很多，水盒前端凝露现象就会得到解决。

图2 冷凝器连接水盒装配示意图

2.2 进水U型管结构优化及控制系统优化

保证U型管在水封的情况，即使随着烘干时间的延长，水分蒸发，仍然能达到完全密封的状态，隔绝热湿空气进入水盒；烘干前脱水过程中会因为整机振动，导致U管内的水减少，减弱水封效果。为解决此问题，更改其进水控制方式，在脱水后，再进水3 s，以达到水封效果。

3 仿真分析

对烘干程序下水盒部件温度分布进行仿真分析，建立仿真计算简化模型。如图3所示，工况一为进水U型管密封情况，工况二为进水U型管通道开通情况。本分析主要是计算洗涤剂盒空气出口处的温度及速度，仿真分析条件如下：

图3 仿真计算简化模型

1）入口压力180 Pa，温度80 ℃；

2）箱体内环境温度30 ℃，水盒与环境通过自然对流进行热交换；

3）考虑空气湿度、空气重力的影响。

3.1 进水U型管对凝露影响的仿真分析

仿真结果见图4，根据仿真结果流线图可以看出，工况一压降集中在入口挡板段，进入空腔的空气流速为0.16 m/s，水盒前端速度逐渐降低，进入狭长空腔段，流通截面积减小，速度升到最大值0.21 m/s，邻近出口段由于壁面的阻挡，速度逐渐衰减至0.07 m/s；工况二的流动趋势由进水口的气流主导，气流直冲洗涤剂盒上表面，一部分气流由出口流出，另一部分气流紧贴上壁面反向流动直空腔中段，后发生气流绕流贴下壁面由出口流出。工况二的速度比工况一高一个数量级，由此可见，进水U型管内通道封封对凝露的改善有很大的作用。

图4 流线图（速度变化）

3.2 冷凝器对凝露影响的仿真分析

仿真结果见图5，入口挡板段处阻力最大，压降为170 Pa，圆管段后气流一部分在腔体中横向流动后进入下部通道，另一部分水平方向汇入倾斜狭长通道，整体流动以横向汇入为主。如表1所示，入口处温度80 ℃，到达出口处的温度约为45 ℃。从结果可以看出，冷凝器对凝露有很大的改善作用。

表1 计算参数汇总表

图5 流线图（温度变化）

4 实验验证

在水盒外面接一个冷凝器，热蒸汽从筒内经过波纹管进入冷凝器降温冷凝，再从出口经过波纹管进入水盒内，从而改善洗干机烘干过程中水盒提手处冷凝现象。针对外接冷凝器方案，设计不同工况、不同程序下的实验方案，具体如表2。常温、低温和高温环境下，外接冷凝器方案凝露改善明显，提手及水盒内凝露水珠较少，抽出水盒时未出现水珠滴下的现象，满足用户体验要求。

表2 实验方案

在现有机型上再增加一个冷凝器会增加成本，可以将冷凝器的核心内容移植在现有结构上，这样不需要再额外增加零件就能解决凝露问题。通过优化水盒部件下的接水斗结构可以实现。筒内的热蒸汽经过接水斗的进气口进入接水斗后端结构，热蒸汽先向上流动，再向左流动，再向下流动，最后向前端流动，气流吹向水盒组件前端，如图6所示。结合接水斗更改、进水U型管更改和控制器逻辑优化三者进行试验验证，分布在常温、高温及低温工况情况下进行验证，验证结果如图7所示，水盒提手处无流水装凝露出现，即使拉开水盒亦无成股凝露水沿壳体流下，解决了水盒凝露和壳体生锈隐患问题[4]。凝露为自然物理现象，无法完全避免，在目前结构基础上，仍在提手下方有少量雾状凝露，用户触摸不到，不影响用户体验。

图6 接水斗局部结构示意图

图7 常温工况凝露现象

5 结论与建议

通过对比不同整改方案结果，并结合实际整改难度进行判断，确定接水斗更改、进水U型管更改和控制器逻辑优化三者结合的方案为最终凝露问题整改方案，完成凝露实验验证，相比整改前凝露现象改善明显。

1）接水斗结构优化更改方案，降低气流温度、速度及方向，有效改善了洗干一体机烘干过程中的凝露问题；

2）更改进水U管的结构，增加液封深度，可有效改善凝露问题；

3）系统控制优化后进水3 s，以达到水封效果，可有效改善凝露问题。