家用洗碗機(jī)風(fēng)機(jī)干燥技術(shù)影響因素研究

張 樸

（珠海格力電器股份有限公司 珠海 519070）

引言

隨著社會(huì)的高速發(fā)展，消費(fèi)群體結(jié)構(gòu)及消費(fèi)者認(rèn)知逐漸發(fā)生變化，這就要求家電制造企業(yè)對(duì)產(chǎn)品、技術(shù)持續(xù)不斷的進(jìn)行優(yōu)化和迭代升級(jí)。作為中國(guó)家電市場(chǎng)增長(zhǎng)迅速的洗碗機(jī)，自2015年以來(lái)出現(xiàn)了爆發(fā)式增長(zhǎng)，市場(chǎng)出現(xiàn)了嵌入式、獨(dú)立式、水槽式、Mini臺(tái)式等多種不同安裝方式的洗碗機(jī)產(chǎn)品，顯示出市場(chǎng)對(duì)洗碗機(jī)的需求越來(lái)越旺盛。作為起源于西方國(guó)家的洗碗機(jī)，因用餐習(xí)慣、餐具類(lèi)型等不同，消費(fèi)者對(duì)洗碗機(jī)各個(gè)方面提出了新的要求。有文獻(xiàn)做過(guò)在已購(gòu)洗碗機(jī)的消費(fèi)者對(duì)洗碗機(jī)的負(fù)面看法的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，餐具烘干不透問(wèn)題占比達(dá)到53 %［1］，因此在滿足餐具洗刷的同時(shí)對(duì)餐具干燥程度及效果提出更高的要求。

洗碗機(jī)內(nèi)部處于相對(duì)封閉狀態(tài)，若采取被動(dòng)干燥的方式在餐具洗滌后，僅通過(guò)呼吸器部件、縫隙與外界自然的進(jìn)行空氣交換，洗碗機(jī)內(nèi)部水蒸氣難以高效流動(dòng)，從而餐具干燥效果較差且干燥效率較低，餐具長(zhǎng)期放置容易導(dǎo)致細(xì)菌滋生、發(fā)霉、甚至產(chǎn)生異味。為提升洗碗機(jī)的干燥效果，采用風(fēng)機(jī)干燥、熱泵干燥、沸石干燥等主動(dòng)干燥的方式。風(fēng)機(jī)干燥按照裝置分有風(fēng)機(jī)型和無(wú)風(fēng)機(jī)型；按照排氣的方位分為頂出氣式和門(mén)襯間出氣式；按照風(fēng)機(jī)的類(lèi)型，分為離心風(fēng)機(jī)式和貫流風(fēng)機(jī)式［2］。風(fēng)機(jī)干燥因干燥效果好，帶風(fēng)機(jī)干燥裝置的比不裝風(fēng)機(jī)干燥裝置的洗碗機(jī)干燥度總分提高20 %［3］，此外風(fēng)機(jī)干燥裝置成本較低，因此在洗碗機(jī)上應(yīng)用較為廣泛。

為充分發(fā)揮風(fēng)機(jī)干燥的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的餐具干燥及保存效果，本研究以嵌入式洗碗機(jī)雙風(fēng)機(jī)干燥系統(tǒng)為研究對(duì)象，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)分析，根據(jù)洗碗機(jī)內(nèi)膽溫濕度的變化規(guī)律進(jìn)行優(yōu)化風(fēng)機(jī)工作時(shí)序。

1 洗碗機(jī)風(fēng)機(jī)干燥過(guò)程機(jī)理分析

干燥階段開(kāi)啟吸濕風(fēng)機(jī)，持續(xù)檢測(cè)內(nèi)膽內(nèi)部環(huán)境溫濕度變化規(guī)律，可以發(fā)現(xiàn)，如圖1所示。因熱漂結(jié)束后，洗碗機(jī)內(nèi)膽內(nèi)部充滿水蒸氣，在吸濕風(fēng)機(jī)開(kāi)始時(shí)，在前850 s（時(shí)間差異主要受熱漂溫度、外部環(huán)境溫度影響）洗碗機(jī)內(nèi)膽一直保持飽和的濕度狀態(tài)，在圖1中A點(diǎn)之后相對(duì)濕度值迅速下降；吸濕風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行后，濕度值出現(xiàn)回彈，如B點(diǎn)后的濕度變化。

圖1 洗碗機(jī)內(nèi)部溫度濕度變化規(guī)律

通過(guò)圖1溫濕度曲線，可以分析看出：在洗碗機(jī)熱漂階段，被加熱的洗滌水（通常在50～70 ℃以上）的熱量向餐具、內(nèi)膽進(jìn)行傳遞。熱漂階段結(jié)束后，洗碗機(jī)運(yùn)行至進(jìn)入干燥階段，開(kāi)啟吸濕風(fēng)機(jī)將洗碗機(jī)內(nèi)部濕熱空氣吸出，與此同時(shí)由呼吸器、門(mén)下縫隙等位置補(bǔ)充外界干燥空氣。前期內(nèi)部水蒸氣較多，洗碗機(jī)內(nèi)部濕度一直處于飽和狀態(tài)；待大量濕氣被排出后，內(nèi)部濕度逐漸降低。

在風(fēng)機(jī)干燥過(guò)程中，除濕風(fēng)機(jī)移走內(nèi)膽環(huán)境空氣水汽，對(duì)干燥效率和效果具有正效應(yīng)，能有效降低洗碗機(jī)內(nèi)膽中的水蒸氣含量，減少內(nèi)膽中的環(huán)境水蒸汽含量有利于餐具表面水份蒸發(fā)。但另一方面除濕風(fēng)機(jī)會(huì)帶走大量熱量對(duì)干燥效果產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)，大量熱量的帶出會(huì)使洗碗機(jī)內(nèi)部溫度降低水滴蒸發(fā)速率變慢。洗碗機(jī)內(nèi)膽外壁有保溫棉進(jìn)行保溫，內(nèi)部溫度降低相對(duì)比較緩慢，干燥前期可以只開(kāi)啟排風(fēng)除濕風(fēng)機(jī)減少內(nèi)膽水蒸氣含量。

隨著洗碗機(jī)內(nèi)部濕熱空氣吸出會(huì)伴隨大量熱量被帶出，同時(shí)外界補(bǔ)入的空氣溫度較低、洗碗機(jī)與外界進(jìn)行熱交換散熱，內(nèi)部的溫度會(huì)逐漸降低，導(dǎo)致餐具表面蒸發(fā)速度有所減緩慢，對(duì)干燥不利。此時(shí)介入進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)，增加洗碗機(jī)內(nèi)部空氣流動(dòng)速度，加強(qiáng)餐具表面強(qiáng)制對(duì)流程度，保證餐具整體干燥效果不因溫度降低而受到較大影響。風(fēng)機(jī)停止后，內(nèi)部空間流動(dòng)減少，濕度會(huì)出現(xiàn)回彈。

2 風(fēng)機(jī)干燥階段主要影響因素分析

2.1 洗碗機(jī)風(fēng)機(jī)工作參數(shù)

風(fēng)機(jī)干燥系統(tǒng)主要受進(jìn)排風(fēng)風(fēng)機(jī)的風(fēng)速（風(fēng)量）、進(jìn)出風(fēng)口位置及幾何尺寸大小影響。

排風(fēng)除濕風(fēng)機(jī)將內(nèi)膽中的水蒸氣抽出，排風(fēng)風(fēng)機(jī)風(fēng)速越大單位時(shí)間內(nèi)排出的水蒸氣會(huì)越多，但同時(shí)造成干燥階段噪聲較大、排出的水蒸氣未在風(fēng)道內(nèi)部充分冷凝直接排出到廚房，所以排風(fēng)風(fēng)機(jī)的風(fēng)速不能太高，根據(jù)排風(fēng)除濕風(fēng)機(jī)仿真結(jié)果，如圖2所示，流體最大流速為18.7 m/s，此速度位于風(fēng)扇扇葉旋轉(zhuǎn)末端，風(fēng)道內(nèi)流速在2～6 m/s速度區(qū)間內(nèi)較為適宜。

圖2 排風(fēng)風(fēng)機(jī)風(fēng)速仿真圖

進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)將外部干燥空氣送入洗碗機(jī)內(nèi)膽，進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)也需要考慮運(yùn)行噪音及進(jìn)風(fēng)風(fēng)量太大造成的洗碗機(jī)內(nèi)部壓力較高，造成洗碗機(jī)內(nèi)部水蒸氣除了通過(guò)排風(fēng)除濕風(fēng)機(jī)排出洗碗機(jī)外，還會(huì)通過(guò)洗碗機(jī)門(mén)體下部或呼吸器排入整機(jī)內(nèi)門(mén)與外門(mén)縫隙或內(nèi)膽與側(cè)板之前縫隙，并形成水滴造成整機(jī)出現(xiàn)故障風(fēng)險(xiǎn)，影響整機(jī)運(yùn)行的可靠性。根據(jù)進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)仿真結(jié)果，如圖3所示，流體最大流速為16 m/s。

圖3 進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)風(fēng)速仿真圖

2.2 最終熱漂階段洗滌水溫度

洗碗機(jī)在最終漂洗階段增加熱漂溫度能夠提升餐具表面溫度，從而使餐具表面具有更高的蒸發(fā)水分的能力，提升餐具的干燥效果。熱漂溫度提高這種方式是將干燥階段洗碗機(jī)內(nèi)部的水汽冷凝進(jìn)行重新分布，干燥結(jié)束后內(nèi)膽內(nèi)部依然處于高濕狀態(tài)。

內(nèi)膽漂洗階段溫度的增加同時(shí)意味著能量消耗的增加，導(dǎo)致用戶(hù)洗碗機(jī)使用費(fèi)用的增加。風(fēng)機(jī)干燥方式與熱漂溫度進(jìn)行結(jié)合組合，在保證干燥效果的前提下，可以有效的降低熱漂溫度。一般洗碗機(jī)的最終熱漂階段的溫度在70 ℃以上，風(fēng)機(jī)干燥方式可以將最終熱漂階段水溫降低至60 ℃左右，從而有效降低能量消耗。

2.3 漂洗劑添加用量

洗碗機(jī)漂洗劑的主要有兩種成分組成，分別為非離子表面活性劑和檸檬酸。非離子表面活性劑能夠降低水的表面張力，將附著在餐具上的水滴變成一層薄薄的水膜，使水分更容易揮發(fā)，并且揮發(fā)后無(wú)可見(jiàn)痕跡，提高了餐具表面干燥效果。檸檬酸能將表面活性劑的性能提高同時(shí)將殘留在餐具上的（氫）氧化鈣、鎂等無(wú)機(jī)物溶解成水溶性物質(zhì)，隨水排出。

風(fēng)機(jī)干燥方式漂洗劑每次洗滌的最優(yōu)添加量一般在2～4 mL，但考慮不同地區(qū)的水硬度、PH值等水質(zhì)情況的不同及洗碗機(jī)周邊環(huán)境溫濕度的變化，漂洗劑最優(yōu)添加量會(huì)有所變化。

2.4 風(fēng)機(jī)干燥階段時(shí)序設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)風(fēng)機(jī)干燥的影響因素分析，對(duì)洗碗機(jī)的最終漂洗階段、風(fēng)機(jī)干燥階段、及間斷換氣進(jìn)行時(shí)序參數(shù)設(shè)計(jì)，如表1所示。漂洗階段主要通過(guò)漂洗溫度、漂洗劑的投放為風(fēng)機(jī)干燥提供基礎(chǔ)條件，干燥階段通過(guò)排風(fēng)除濕風(fēng)機(jī)、進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)的協(xié)調(diào)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的干燥性能（滿足標(biāo)準(zhǔn)GB38383-2019《洗碗機(jī)能效水效限定值及等級(jí)》中最高等級(jí)干燥要求：干燥指數(shù)≥1.08）［4］，換氣階段為防止洗碗機(jī)內(nèi)部返潮通過(guò)風(fēng)機(jī)的動(dòng)作保持洗碗機(jī)內(nèi)部的干燥狀態(tài)，防止發(fā)霉異味等產(chǎn)生。

表1 洗碗機(jī)風(fēng)機(jī)干燥階段時(shí)序表

3 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)洗碗機(jī)內(nèi)部溫濕度變化規(guī)律的研究，為洗碗機(jī)風(fēng)機(jī)干燥系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)提供了一種新的思路。以特定洗碗機(jī)風(fēng)機(jī)干燥系統(tǒng)為例，通過(guò)分析洗碗機(jī)風(fēng)機(jī)干燥不同階段及各因素的影響，為風(fēng)機(jī)干燥系統(tǒng)的節(jié)能、高效設(shè)計(jì)問(wèn)題提供參考。