[发明专利]一种热泵干衣柜及其设计制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及干衣柜设计技术领域，尤其涉及一种在确定干衣工况下衣柜输入净功率与衣柜壁面对外漏热平衡匹配的热泵干衣柜设计及其制作方法。

背景技术

现在的热泵干燥装置和热泵干衣装置，大多采用空气闭路循环方式。

含湿物料或含湿衣物的干燥过程，一般是以空气作为干燥介质，将空气加热成为高温干燥空气，再与含湿物料进行接触、进行热交换、进行传热传质，推动含湿物料中水分蒸发成为水蒸汽，并且利用干燥空气的吸湿特性对含湿物料表面水蒸汽进行吸收移除，保证干燥过程的持续进行。

在干燥的早期阶段，即恒速干燥阶段，物料水分蒸发所需的热量完全来自干燥空气，物料的表面温度等于空气的湿球温度。在恒速干燥阶段，干燥空气作“等焓”变化，空气的焓值(能量密度)不变，但干燥空气温度下降幅度大、相对湿度和绝对含湿量快速增加，干燥空气的显热转变成了水蒸汽的潜热，空气的湿负荷快速增大。当含湿衣物表面水分蒸发完成，干燥过程持续进行，依靠含湿物料内部深层的水分向表面扩散来供应表面蒸发所需的水源。当含湿物料内部深层的水分向表面扩散的速度小于含湿物料表面的水分的蒸发速度时，含湿物料表面的温度就开始升高，干燥作业的效率下降，进入“降速干燥阶段”。

在降速干燥阶段，经冷凝器加热后的高温度、低湿度干燥空气流过含湿衣物时依然作“等焓”变化，空气的焓值(能量密度)不变，但干燥空气流过潮湿衣物之后的温度的下降幅度、相对湿度和绝对含湿量的增加幅度与恒速干燥阶段相比，都出现明显收窄；在完成对潮湿衣物的干燥作业之后，干燥空气温度的下降不多、湿含量(水蒸汽含量)的增幅不大，柜内空气相应的露点温度比较低；热泵干衣装置内空气流进热泵蒸发器并在蒸发器中放热降温，但温度很难下降到相应的露点温度以下，降温后空气的相对湿度虽然有所增加但不可能达到“饱和”状态，空气中水蒸汽难以在蒸发器上放热冷凝析出；经过蒸发器降温但没有水蒸汽放热冷凝析出的不饱和空气，再次被冷凝器加热成高温度、低湿度的干燥空气进行闭路循环，在“高温”状态下无效运行，严重降低了降速干燥阶段的热泵干燥效果并且连续推高闭路循环空气的整体温度水平；进而造成热泵干衣装置内气温持续上升，导致蒸发压力、蒸发温度、冷凝压力、冷凝温度和压缩机排气温度持续升高，造成压缩机工况恶化乃至烧毁。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种热泵干衣柜的设计制作方法，干衣柜包括衣柜和热泵干燥系统，所述热泵干燥系统包括蒸发器、冷凝器、节流阀和压缩机；其中，在干衣工况确定即衣柜内外传热温差确定、以及衣柜的材质和尺寸确定的情况下，来选择压缩机，并使得所述压缩机的压缩功率与所述衣柜对环境漏热功率相平衡。

较佳地，衣柜对环境漏热功率P₁＝衣柜内表面面积S╳衣柜壁面单位面积传热功率P₂＝衣柜内表面面积S╳衣柜内外传热温差⊿T╳衣柜内外总传热系数K＝压缩机功率。

较佳地，衣柜干衣工作时的衣柜内外传热温差⊿T即为干衣工况，⊿T的取值范围为10-40℃。

较佳地，衣柜内外传热温差⊿T为25℃。

较佳地，衣柜内外总传热系数K的计算公式为：

其中α₁为衣柜内侧空气传热系数，α₂为衣柜外侧空气传热系数，b为衣柜柜板的厚度，λ为衣柜柜板的导热系数。

本发明提供了一种热泵干衣柜的设计制作方法，干衣柜包括衣柜和热泵干燥系统，所述热泵干燥系统包括蒸发器、冷凝器、节流阀和压缩机；其中，在干衣工况确定、以及所选压缩机的功率确定的条件下，来选择衣柜的尺寸和材料，并使得所述压缩机的压缩功率与所述衣柜对环境漏热功率相平衡。

较佳地，衣柜内表面面积S决定了热泵干衣柜的尺寸，衣柜内表面面积S＝衣柜对环境漏热功率P₁/衣柜壁面单位面积漏热功率P₂＝衣柜对环境漏热功率P₁/(衣柜内外传热温差⊿T╳衣柜内外总传热系数K)＝压缩机压缩功率/(衣柜内外传热温差⊿T╳衣柜内外总传热系数K)。

较佳地，衣柜内外传热温差⊿T即为干衣工况，⊿T的取值范围为10-40℃。

较佳地，衣柜内外传热温差⊿T为25℃。

较佳地，衣柜内外总传热系数K的计算方法为：

其中α₁为衣柜内侧空气传热系数，α₂为衣柜外侧空气传热系数，b为衣柜柜板的厚度，λ为衣柜柜板的导热系数。