Yıkayıcı kurutucularda kurutma performansının iyileştirilmesi
Improving drying performance in washer dryers
Yazar: GİZEM BATMAN
Danışman: PROF. DR. ÖZDEN AĞRA
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Isı Proses Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Enerji tasarrufu = Energy saving ; Enerji verimliliği = Energy efficiency

Özet:
Beyaz eşyalar, birçok insanın günlük hayatında etkileşim halinde olduğu dayanıklı tüketim ürünleridir. Yıkayıcı kurutucular, çamaşır yıkama ve kurutma görevlerini tek bir bölümde ister ayrı ayrı ister kesintisiz bir şekilde yerine getiren ürünlerdir.
Yıkayıcı kurutucu, temel olarak çamaşır makinesi içerisine kurutma sisteminin eklenmesiyle meydana gelmektedir. Santrifüj fan, ısıtıcı, kondenser ve ısıtıcı kanalı başlıca yıkayıcı kurutucu kurutma komponentleri arasında sayılabilir. Burada her komponentin sistem verimine etkisinin olması yanında ısıtıcı kanalı tasarımı ile emiş ve üflemeyi gerçekleştiren fanın tasarımı kritik bir öneme sahiptir. Isıtıcı kanalının ve fan kanadının tasarımlarına bağlı olarak hava akışı ve hava basıncı etkilendiği için kurutma verimi de doğrudan etkilenmektedir.
Bu çalışmada da belirlenen sistem parametreleri ile kurutma verimi artırılarak üzerinde çalışılan ürünün enerji sınıfı iyileştirilecek ve bu sayede enerji verimliliğine ve sürdürülebilirliğe katkıda bulunulması amaçlanmıştır.
İlk olarak yıkayıcı kurutucu üründe kurutma sistemi verimini etkileyecek parametreler belirlenmiştir. Isıtıcı kanalında hava akışını etkileyen parametrelerden biri santrifüj fan kanadının bulunduğu salyangozdaki dil bölgesidir. Bu çalışmada, ısıtıcı kanalı dil bölgesinin hava debisi ve hava basıncı gibi performans parametreleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Bu amaçla dil bölgesinin tasarımı parametrik olarak ele alınmış ve 27,5°, 55° ve 65° dil bölgesi açısına sahip ısıtıcı kanalları birbirleri ile mukayese edilmiştir. Dil bölgesinin yanında, kurutmayı doğrudan etkileyen santrifüj fan kanadı da ele alınmış ve Tip 1 ve Tip 2 olarak adlandırılan farklı tasarım kriterlerine sahip fan kanatlarının ısıtıcı kanalından geçen havanın debisi ve basıncı üzerine etkileri incelenmiştir. Isıtıcı kanalından geçen hava debisi ve hava basıncı anlamında optimum sonucu veren kombinasyon elde edilmiştir. Sonuç olarak mevcut kombinasyon olan 65˚ dil bölgesi açısına sahip ısıtıcı kanalı ve Tip 1 fan kanadına sahip sisteme göre, 55˚ dil bölgesi açısına sahip ısıtıcı kanalı ve Tip 1 fan kanadına sahip sistem debi anlamında %1,82, basınç anlamında ise %4,61 daha yüksek sonuçlar vermiştir. Sonuç olarak dil bölgesi açısı azaldıkça statik basınç farkının arttığı, geri dönüm ve ters akış bölgelerinin azaldığı görülmüştür. Diğer yandan düşük dil bölgesi açısı değerlerinde sistem kaybında artış meydana geldiği sonucuna da ulaşılmıştır.
Deneysel çalışmalar ve sayısal analizler sonucu elde edilen optimum tasarım ile mevcut tasarım, yıkayıcı kurutucu üzerinde karşılaştırmalı standart kurutma testleri yapılarak incelenmiştir. Testler sonucunda yeni yapılan tasarım ile mevcut kurutma çevrimi parametreleri ile mevcut tasarım arasında %3,66 daha düşük test sonu nem değeri elde edilmiştir. Bu doğrultuda kurutma süresi de kısaltılarak enerji verimliliği indeksinde mevcut tasarıma göre %4,48, ve yıllık enerji tüketiminde mevcut tasarıma göre %4,40 enerji tasarrufu sağlanmıştır.

Anahtar Kelimeler: HAD, Yıkayıcı Kurutucu, Isıtıcı Kanalı, Dil Bölgesi, Santrifüj Fan, Fan Kanadı, Debi, Basınç, Kurutma, Enerji Verimliliği, Enerji Tasarrufu.

Abstract:
There are various electrical products that many people interact with in their daily lives. Washer dryers are products that perform washing and drying tasks in a single section, either separately or continuously.
Washer-dryer is basically formed by adding a drying system into the washing machine. Centrifugal fan, heater, condenser and heater channel can be counted among the main washer-dryer drying components. In addition to the fact that each component influences the system efficiency, the design of the heater channel and the design of the fan that performs the suction and blowing have a critical importance. Since air flow and air pressure are affected depending on the designs of the heating channel and fan blade, drying efficiency is also directly affected.
For this purpose, parameters that will affect the efficiency of the drying system in the washer-dryer product have been determined and it is aimed to make improvements in these parameters.
First, the parameters that will affect the drying system efficiency in the washer dryer product were determined. One of the parameters affecting the air flow in the heater channel is the tongue region of the volute where the centrifugal fan blade is located. In this study, the effects of the heater channel tongue area on performance parameters such as air flow and air pressure were investigated. For this purpose, the design of the tongue area was considered parametrically and the heater channels with 27,5°, 55° and 65° tongue area angles were compared. In addition to the tongue area, the centrifugal fan blade, which directly affects drying, is also discussed. The effects of fan blades with different design criteria, called Type 1 and Type 2, on the flow rate and pressure of the air passing through the heater channel were investigated.
The combination that gives the optimum result in terms of air flow rate and air pressure passing through the heater channel has been obtained. As a result, the system consisting of heater channel with 55˚ tongue area angle and Type 1 fan blade gave 1,82% higher results in terms of air flow rate and 4,61% higher results in terms of air pressure. In this way, it was observed that as the tongue area angle decreases, the static pressure difference increases, and the return and reverse flow regions decrease. On the other hand, it was concluded that there was an increase in system loss at low tongue area angle values.
The current design and the optimum design obtained by experimental works and numerical analyses were examined by performing comparative standard drying tests on the washer dryer. As a result of the tests, 3,66% lower test-end humidity value was obtained with the same drying cycle parameters with the new design. Accordingly, by shortening the drying time, energy savings of 4,48% in the energy
efficiency index and 4,40% in annual energy consumption were achieved compared to the current design.

Keywords: HAD, Washer Dryer, Heater Channel, Volute Tongue, Tongue Area, Centrifugal Fan, Fan Blade, Flow Rate, Pressure, Drying, Energy Efficiency, Energy Saving.