СУШИЛКА ДЛЯ РУК И ВОЛОС
DRYER FOR HANDS AND HAIR

Изобретение относится к устройствам сушилки для рук и волос и может быть использовано в помещениях общественного пользования: в ресторанах, барах, учебных заведениях, больницах, гостиницах, на скоростных поездах и т.д.
Известны устройства, имитирующие работу тепловентиляторов, - сушилки для рук и волос, состоящие из корпуса круглой или квадратной формы, устанавливаемые неподвижно на внутренних стенах помещений (в туалетных, ванных комнатах, в парикмахерских и др.) [1].
Назначение сушилки для рук и волос - обеспечить ускоренное испарение водяной пленки и водяных капель с поверхности рук и волос головы в поток воздушной струи, выходящей из специальной насадки.
Сушилка для рук и волос состоит из корпуса (воздушного канала), внутри которого расположены вентилятор и электронагреватель в виде электрической спирали [1, 2].
Работа описанной сушилки происходит следующим образом. При подаче напряжения на электродвигатель вентилятора и электронагреватель внутренний воздух за счет работы вентилятора поступает в воздушный канал сушилки, проходит электронагреватель, где нагревается, и в виде горячей воздушной струи выходит из корпуса на рабочий объект (руки или волосы головы).
За счет теплоотдачи температура поверхности рук (волос) повышается, что способствует росту парциального давления водяных паров в этой области. Когда численная величина этого давления превысит парциальное давление водяных паров в воздушной струе, вода с поверхности будет испаряться в воздух.
Процесс сушки рук и волос основан на использовании тепловой энергии и динамического напора воздушной струи, обеспечивающей конвективный тепломассоперенос путем создания движущей силы процесса.
Движущая сила тепломассопереноса сушилок для рук и волос определяется разностью температур воздушной струи и поверхности кожи рук (волос), что в свою очередь создает разность парциальных давлений водяных паров у поверхности кожи рук (волос) и в воздушной струе.
Таким образом, интенсивность тепломассопереноса в описанных сушилках для рук и волос определяется температурой воздушной струи, выходящей из корпуса.
Недостатками данной конструкции являются: повышенный расход электроэнергии (наличие двух потребителей: вентилятор, электронагреватель); возможность перегрева и выхода из строя электронагревателя, что является причиной отказа от использования типовых нагревателей и применения нагревателей инфракрасного излучения (ИК-нагрев) [3], что усложняет конструкцию сушилки и повышает ее стоимость.
С другой стороны, увеличить движущую силу процесса - разность парциальных давлений водяных паров у поверхности рук и в воздушной струе - можно за счет снижения парциального давления водяных паров в самой воздушной среде путем уменьшения концентрации водяных паров (влагосодержания) при осушении, например, при помощи твердого зернистого адсорбента.
Предлагаемым изобретением решается задача сохранения работоспособности сушилки для рук (волос) при снижении потребления электроэнергии и стоимости сушилки.
Для достижения указанного технического результата корпус выполнен в виде вертикального цилиндра с верхней и нижней торцевыми неподвижными крышками с перфорацией, снаружи крышек в желобных каналах установлены заслонки с перфорацией, которые соединены друг с другом П-образным рычагом, состоящим из верхней и нижней горизонтальных направляющих и вертикальной рукоятки, рукоятка установлена с возможностью поворота против часовой стрелки для обеспечения совпадения перфораций нижней крышки и нижней заслонки и асимметричного расположения перфораций верхней крышки и верхней заслонки и с возможностью поворота по часовой стрелке для обеспечения совпадения перфораций верхней крышки и верхней заслонки и асимметричного расположения перфораций нижней крышки и нижней заслонки, внутри по оси корпуса установлены сверху вниз элементы трубы Вентури: конфузор, горловина с перфорированной боковой поверхностью, другой элемент - диффузор - расположен по вертикальной оси снаружи корпуса, на нижней крышке вокруг горловины по всей длине расположен зернистый адсорбент в виде неподвижного слоя, вентилятор установлен на входе в конфузор.
Схема предлагаемого устройства - сушилки для рук и волос - приведена на фиг.1, фиг.2.
Позиции на фиг.1, фиг.2 обозначают:
1 - корпус; 2 - верхняя торцевая неподвижная крышка с перфорацией; 3 - нижняя торцевая неподвижная крышка с перфорацией; 4 - нижняя заслонка с перфорацией; 5 - верхняя заслонка с перфорацией; 6 - желобной канал; 7 - неподвижный слой зернистого адсорбента; 8 - конфузор; 9 - горловина с перфорированной боковой поверхностью; 10 - диффузор; 11 - вентилятор; 12 - вертикальная рукоятка; 13, 14 - верхняя и нижняя горизонтальные направляющие.
Сушилка для рук и волос состоит из корпуса 1, выполненного в виде вертикального цилиндра с верхней 2 и нижней 3 торцевыми неподвижными крышками с перфорацией, представляющей сквозные отверстия диаметром 2-3 мм. Снаружи крышек в желобных каналах 6 установлены заслонки 4 и 5 с перфорацией, которая симметрична перфорации крышек. Заслонки 4, 5 соединены друг с другом П-образным рычагом, состоящим из вертикальной рукоятки 12 и двух - верхней 13 и нижней 14 - горизонтальных направляющих. Внутри по оси корпуса 1 установлены сверху вниз элементы трубы Вентури: конфузор 8, горловина 9 с перфорированной боковой поверхностью, другой элемент - диффузор 10 - расположен по вертикальной оси снаружи корпуса. На входе в конфузор 8 установлен вентилятор 11. На нижней крышке 3 вокруг горловины 9 по всей длине расположен зернистый адсорбент в виде неподвижного слоя 7.
Сушилка для рук и волос работает в двух режимах: пусковой режим (режим сушки), режим регенерации зернистого адсорбента.
Пусковой режим осуществляют поворотом вертикальной рукоятки 12 и связанных с ней направляющих 13, 14 против часовой стрелки на угол в несколько градусов, равный углу α, т.е. в положение, соответствующее фиг.2 и фиг.1. При этом направляющие 13, 14 перемещают нижнюю 4 и верхнюю 5 заслонки, края которых расположены в желобных каналах 6, в горизонтальной плоскости на тот же угол. В данный момент сквозные отверстия нижней заслонки 4 совпадают со сквозными отверстиями в нижней торцевой крышке 3, в то же время сквозные отверстия в верхней заслонке 5 располагаются асимметрично сквозным отверстиям в верхней крышке 2 (принимают положение, приведенное на фиг.1). Видно, что каналы для прохода воздуха в верхней торцевой части закрыты, каналы для прохода воздуха в нижней торцевой части открыты. В это же время включается в работу вентилятор 11, который забирает воздух через сквозные отверстия в нижней крышке 3 и заслонке 4. Воздух последовательно проходит неподвижный слой зернистого адсорбента 7, вентилятор 11, конфузор 8, горловину 9, диффузор 10 и в виде воздушной струи выходит наружу на поверхность рук или волосы головы.
Известно [4], что при движении воздуха через трубу Вентури в сечениях ее элементов статическое и динамическое давление воздушного потока значительно отличаются друг от друга. В горловине 9, где сечение потока наименьшее, а скорость наибольшая, динамическое давление потока возрастает, а статическое давление снижается. И наоборот, на выходе из диффузора 10, где сечение потока наибольшее, динамическое давление уменьшается, а статическое давление увеличивается. Таким образом, трубу Вентури можно использовать в качестве эжектирующего элемента.
При наличии горловины 9 с перфорированной боковой поверхностью часть воздуха, проходящего через неподвижный слой адсорбента, за счет эжекции поступит в горловину, где смешается с основным воздушным потоком.
При использовании адсорбентов, избирательно поглощающих водяные пары, например силикагеля марки КСМ с размером зерен 4-5 мм [4], воздух, проходя слой адсорбента 7, будет осушаться, на выходе из диффузора 10 влагосодержание воздушной струи снижается до низких (нулевых значений). В данных условиях парциальное давление водяных паров значительно уменьшится (в абсолютно сухом воздухе оно равно нулю), на ту же величину увеличится разность парциальных давлений водяных паров у поверхности рук и в воздушной струе, на что указывалось выше.
В процессе сорбции водяных паров зернистым адсорбентом (капиллярной конденсации) выделяется теплота адсорбции. Полная удельная теплота адсорбции составляет 2930 кДж/кг [5]. Выделение теплоты вызовет повышение температуры осушенной воздушной струи, выходящей из диффузора. Это способствует созданию комфортных условий при сушке рук и волос - процесс осуществляется в потоке теплой воздушной струи.
Также известно, что по истечении определенного времени при сорбции достигается равновесное состояние, при котором поглощение водяных паров прекращается, возникает необходимость в восстановлении прежних свойств сорбента, т.е. в его регенерации, которая заключается в удалении (десорбции) водяных паров из порового пространства зернистого сорбента [4, 5].
Режим регенерации зернистого адсорбента - силикагеля 7 - осуществляется путем синхронного поворота в горизонтальной плоскости нижней заслонки 4 и верхней заслонки 5 на угол α по часовой стрелке с помощью вертикальной рукоятки 12 и связанных с ней направляющих 13, 14 (фиг.2). При этом сквозные отверстия верхней заслонки 5 совпадут со сквозными отверстиями в верхней торцевой крышке 2, в то же время сквозные отверстия в нижней заслонке 4 примут асимметричное расположение сквозным отверстиям в нижней крышке 3, что обеспечит взаимное закрытие сквозных отверстий в заслонке 4 и крышке 5. В данных условиях при работе вентилятора 11 воздух поступает внутрь корпуса 1 через открытые сквозные отверстия верхней заслонки 5 и торцевой крышки 2. Затем воздух последовательно проходит вентилятор 11, конфузор 8, горловину 9 (создавая эффект эжекции), диффузор 10 и в виде увлажненной воздушной струи удаляется наружу.
Десорбция водяных паров из порового пространства зернистого сорбента 7 происходит за счет значительного понижения статического давления в канале горловины 9 и соответственно в неподвижном слое сорбента, т.к. канал горловины 9 через перфорированную боковую поверхность имеет доступ к поровому пространству зернистого сорбента.
Включение режима сушки, режима регенерации можно осуществлять ручным или автоматическим способом, например, при помощи таймера, встроенных инфракрасных датчиков, которые запускают вентилятор при нахождении рук в зоне сушки.
Таким образом, пуск вентилятора при открытых сквозных отверстиях в нижней крышке и закрытых в верхней крышке обеспечивает подачу воздуха через неподвижный слой адсорбента, его осушение и небольшой нагрев. На выходе из трубы Вентури теплая, абсолютно сухая воздушная струя производит интенсивную сушку рук или волос. Десорбция водяных паров для регенерации адсорбента осуществляется понижением давления в его слое за счет эффекта эжекции парогазов перфорированной поверхностью горловины при закрытии и открытии отверстий соответственно в нижней и верхней крышке с помощью синхронного поворота заслонок П-образным рычагом.
К достоинствам заявляемого изобретения - сушилки для рук и волос - следует отнести:
- снижение расхода электроэнергии (исключен электронагреватель);
- отсутствие возможности теплового перегрева элементов, что увеличивает срок эксплуатации сушилки, повышает комфортность сушильного процесса;
- повышение электробезопасности;
- снижение стоимости.
Источники информации
1. Электросушитель для рук ЭРА 1,0/1,4 УХЛ4 «ВЕЯЛИС-6». Руководство по эксплуатации ИЕНЯ 681934.007 РЭ. - Вильнюс: ИЕНЯ, 1990. - 8 с.
2. www.noirot.ru/pdf/suchilka.pdf.
3. Цифры и факты // Наука и жизнь. - 2007. - №7. - С.54.
4. Оборудование для санитарной очистки газов. Справочник / Под ред. И.Е.Кузнецова. - Киев: Техника, 1989. - 304 с.
5. Богословский В.Н., Кокорин О.Я., Петров Л.В. Кондиционирование воздуха и холодоснабжение. - М.: Стройиздат, 1985. - 368 с.