DESIGN AND EXPERIMENTAL ANALYSIS OF A NEW DRYING SYSTEM USING NATURAL VENTILATION FOR DISHWASHERS

Year 2024, Issue: 715, 217 - 242, 16.07.2024

Fatih Enginsel H. Kürşad Ersoy

Abstract

In addition to washing, the drying of loads is one of the main functions of dishwashers. Drying takes place by completely evaporating the water particles on the surface of the loads in the dishwasher baskets. In the dishwasher washing algorithm, the drying step is started after the hot rinse step. After the hot rinse step, the amount of moisture in the cabinet is very high. Although there is no water heating in the cabinet during the drying step, the moisture density continues to increase due to the evaporation of the loads in the basket. In order for evaporation on the loads, and therefore drying, to continue, the cabin humidity must be reduced. Drying systems developed to achieve this basically perform the mechanisms of condensing the evaporated water droplets on a colder surface or removing them from the machine. In this study, a low-cost, sustainable and environmentally friendly drying system using natural ventilation method was designed. In the new designed system, the drying channels added to the machine allow the humid air in the cabin to be evacuated and fresh air to be taken into the cabin. The experiments performed for the study were carried out according to EN 60436 standard. Drying score and energy consumption of static, fan and designed natural convection system were compared for three different programs. When the average results of the three programs are examined, the drying efficiency of the new designed drying system is 9.9% higher than the static drying system and similar to the fan drying system. The new designed drying system consumes the least energy, while the fan system consumes 5% more energy. The static system consumes 7.5% more energy.

Keywords

Dishwasher, drying, EN 60436, natural ventilation

Thanks

Bu çalışma, Konya Teknik Üniversitesi “Kamu-Üniversite-Sanayi İş Birliği ile Öğrenci Kabulü” programı kapsamında tamamlanan “Ev Tipi Bulaşık Makinelerinde Doğal Taşınım Prensibine Göre Çalışan Yeni Bir Kurutma Sisteminin Geliştirilmesi ve Kurutma Performansının Deneysel Olarak Araştırılması” başlıklı yüksek lisans tezinden üretilmiş ve Arçelik Bulaşık Makinesi işletmesi tarafından desteklenmiştir.

BULAŞIK MAKİNELERİ İÇİN DOĞAL HAVALANDIRMA YÖNTEMİNİ KULLANAN YENİ BİR KURUTMA SİSTEMİ TASARIMI VE DENEYSEL ANALİZİ

Abstract

Bulaşık makinelerinde yüklerin yıkanmasına ek olarak kurutulması da temel işlevlerdendir. Kurutma, makine sepetlerinde yer alan yüklerin yüzeyindeki su zerreciklerinin tamamen buharlaştırılması ile gerçekleşir. Bulaşık makinesi yıkama algoritmasında sıcak durulama sonrasında kurutma adımına geçilir. Sıcak durulama aşaması sonrasında kabindeki nem miktarı çok yoğundur. Kurutma adımında kabinde herhangi bir su ısıtılması olmamasına rağmen sepetteki yüklerin buharlaşması nedeniyle nem yoğunluğu artmaya devam etmektedir. Yükler üzerindeki buharlaşmanın, yani kurutmanın devam etmesi için kabin nem miktarının azaltılması gereklidir. Bunun sağlanması için geliştirilen kurutma sistemleri temelde buharlaşan su damlacıklarının daha soğuk bir yüzeyde yoğuşturulması ya da makineden uzaklaştırılması mekanizmalarını gerçekleştirir. Bu çalışmada doğal havalandırma yöntemini kullanan düşük maliyetli, sürdürülebilir ve çevre dostu bir kurutma sistemi tasarlanmıştır. Tasarlanan yeni sistemde makineye eklenen kurutma kanalları, kabindeki nemli havanın dışarı atılmasını ve kabin içine taze hava alınmasını sağlamaktadır. Çalışma kapsamında gerçekleştirilen deneyler EN 60436 standardına göre yapılmış olup; statik, fanlı ve tasarlanan doğal taşınımlı sistemin kurutma indeksi ve enerji tüketimi üç farklı program için karşılaştırılmıştır. Üç programın ortalama sonuçları incelendiğinde tasarlanan yeni kurutma sisteminin kurutma etkinliği, statik kurutma sistemine göre %9,9 daha yüksek iken fanlı kurutma sistemi ile benzerdir. Tasarlanan yeni kurutma sistemi en az enerji tüketirken, fanlı sistem %5 daha fazla enerji tüketmektedir. Statik sistemin ise %7,5 daha fazla enerji tükettiği gözlemlenmiştir.

Keywords

Bulaşık makinesi, doğal havalandırma, EN 60436, kurutma

References

• Bengtsson, P. ve Berghel, J. (2017). Concept study of a new method for drying dishware in a heat pump dishwasher. Energy Efficiency, 10(6), 1529–1538. Doi: 10.1007/s12053-017-9541-4 Bengtsson, P., Berghel, J. ve Renström, R. (2015). A household dishwasher heated by a heat pump system using an energy storage unit with water as the heat source. International Journal of Refrigeration, 49, 19–27. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2014.10.012
• BS EN 60436:2020+A11:2020, Electric dishwashers for household use, Methods for measuring the performance.
• Jeong, S. W. ve Lee, D. H. (2014). Drying performance of a dishwasher with internal air circulation. Korean Journal of Chemical Engineering, 31(9), 1518–1521. Doi: 10.1007/s11814-014-0194-0
• Karlsson, B. ve Quintiere, J. (1999). Enclosure Fire Dynamics. Boca Raton: CRC Press, 93–102.
• Kumar, N., Rendall, J., Turnaoglu, T., Gluesenkamp, K. R., Patel, V. K., Abuheiba, A. Ve Gehl, A. (2021). Measurements of Evaporation and Condensation Mass Transfer Resistances for Surfaces in Residential Dishwashers, 18th International Refrigeration and Air Conditioning Conference, Purdue University, Indiana, USA.
• Linden, P. F. (1999). The Fluid Mechanics of Natural Ventilation, Annual Review of Fluid Mechanics, 31 (1), 201–238. https://doi.org/10.1146/annurev.fluid.31.1.201
• Mujumdar, A. S. (2006). Handbook of industrial drying. Boca Raton: CRC Press, 3rd edition.
• Sai, P. S. T. ve Linga, A. (2010). Studies on drying kinetics of solids in a rotary dryer, 3rd International Conference on Thermal Issues in Emerging Technologies, Theory and Applications, Cairo, Egypt.