基本信息
- 项目名称：
- 微波真空干衣机
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本发明提出新的干燥理论，降低了微波真空干燥设备的成本，制造出实用的微波真空干衣机。 工作过程：微波装置选择性的加热衣物中的水分，真空装置制造一个负压环境，使水的沸点降低的同时快速排除水蒸气，从而降低干衣温度，干衣完成，自动关机。
- 详细介绍：
- 让用户用上便宜，省电，安静的干衣机。 衣物中水对微波的吸收率是95%，衣物纤维对微波的吸收率是5%，采用微波装置高选择性的加热衣物中的水，真空装置制造一个负压的环境，使水在较低的温度变成水蒸气，真空装置快速将水蒸气排出，阻止高温的水蒸气向低温的衣物纤维导热，降低干燥温度，提高干燥速度。临近干衣结束，微波能量大量被衣物纤维吸收，衣物表面的温度迅速升高，红外温度传感器检测到这个状态，在自动控制装置控制下，结束干衣过程。 申报人提出的干衣理论，在微波真空干燥过程中，在物料含水率降低到10%之前，物料温度的上升主要是由水蒸气向物料传热导致的，将水蒸气迅速排出，对降低干燥过程中物料的温度和提高干燥速度起到重要作用。临近干燥结束，物料含水率低于10%，物料温度的上升主要是由物料吸收微波能量导致的，监测物料的温度并迅速停止加热对控制干燥终点温度起重要作用。申报人通过微波真空干衣机样机，验证了该理论对衣物类高含水率多孔物料的适用性。 申报人根据所提出的理论，设计制造了样机，样机由微波装置和真空装置组成，取消了耐压容器，采用低成本大抽气量的真空装置产生粗真空，大大降低了成本和运行时的机械噪音。采用红外温度传感器监测物料表面温度，结合自动控制装置，控制衣物的干燥程度和干燥温度。 技术指标：样机输入功率1200W，脱水速度5克每分钟，干燥温度45-55摄氏度，运行噪音40-60分贝。 已获得专利授权。 申 报 号200720094789.7 申报日期 2007年12月14 日 批 准 号 ZL 200720094789.7 批准日期 2008 年10 月22 日
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 发明目的：给用户便宜，省电，安静的干衣机。 基本思路：衣物中水对微波的吸收率是95%，衣物纤维对微波的吸收率是5%，采用微波装置加热，真空装置制造负压环境，水在较低的温度变成水蒸气，真空装置快速将水蒸气排出，阻止高温的水蒸气向衣物纤维导热，降低干燥温度，提高干燥速度。临近干衣结束，微波能量大量被衣物纤维吸收，衣物表面温度迅速升高，红外温度传感器检测到这个状态，经自动控制装置判断，结束干衣过程。 创新点： 1.微波真空干燥理论的创新：申报人提出，在微波真空干燥过程中，物料含水率降低到10%之前，物料温度上升主要是由水蒸气向物料传热导致的，将水蒸气迅速排出，对降低干燥过程中物料的温度和提高干燥速度起到重要作用。临近干燥结束，物料含水率低于10%，物料温度的上升主要是由物料吸收微波能量导致的，监测物料的温度并迅速停止加热对控制干燥终点温度起重要作用。申报人通过微波真空干衣机样机，验证了该理论对衣物类高含水率多孔物料的适用性。 2.微波真空干燥装置的创新：样机由微波装置和真空装置组成，取消了耐压容器，采用低成本大抽气量的真空装置产生粗真空，大大降低了成本和运行时的机械噪音。采用红外温度传感器监测物料表面温度，结合自动控制装置，控制衣物的干燥程度和干燥温度。 技术关键：采用新的干衣理论，取消耐压容器，采用低成本大抽气量的真空装置，应用自动控制装置。 技术指标：输入功率1200W，脱水速度5克每分钟，干燥温度45-55摄氏度，运行噪音40-60分贝。废气温度24-36摄氏度。
科学性、先进性
- 科学性：微波真空干燥具有以下特点: (1)真空环境中实施低温干燥，湿物料中的水分或湿介质吸收微波产生热量而升温汽化，实现脱湿干燥。(2)湿物料直接吸收微波能量转化成汽化潜热，加热过程中能量控制无滞后现象，干燥速度快、干燥均匀。（3)适用于含水不均匀的物料进行均匀干燥。物料中水分含量大的部分相对介电损耗常数大，能吸收的微波能量多，干燥速度更快。(4)干燥容器和干物料本身吸收微波能量较少。有利于保证物料不变质。(5)采用物料转动的方式，来实施物料的均匀干燥。 先进性： 1.和传统的热风干燥和微波干燥相比，本技术具有以下优势。 (l)节能。微波加热，电能-微波能的转换率为50%一60%，微波能-水分的汽化潜热，转化率为95%(2)低温快速干燥。采用大抽气量的真空装置，使水在较低的温度下蒸发，将水蒸气快速抽出，缩短运行时间。2.和目前的微波真空干燥技术相比，本技术取消了耐压容器，采用低成本大抽气量的真空装置产生粗真空，既满足干衣要求又大大降低了设备成本和运行时的机械噪音。
获奖情况及鉴定结果
- 在2009年某校大学生课外学术科技作品竞赛中，获科技发明制作B类特等奖。 在2009某省挑战杯大学生课外学术科技作品竞赛中，获科技发明制作B类一等奖。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 独家许可，独占许可等
作品可展示的形式
- 实物，现场演示，图片，录像。 需要提供220V电源。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点：采用新的干衣理论，取消耐压容器，采用低成本大抽气量的真空装置，应用自动控制装置。 技术优势：本作品相比于目前的干衣设备，生产成本低，重量更轻，体积更小，更节能，运行噪音更小。 适应范围：家电制造企业和工业干衣机制造企业。 推广前景：随着住房容积率的提高和售价的提高，户外晾衣的空间渐渐消失，干衣机能为家庭节省1-2平方米居住空间尤为重要。干衣机的普及过程中会产生一个巨大的市场机会。 滚筒式干衣机技术，国内企业相关发明专利的申请量占国内总申请量的12%，遭遇知识产权壁垒。国内企业发展需要新的干衣机技术。 经济效益预测： 目前，国内干衣机的经济型产品售价为为1500-2500元，采用本技术，毛利率为50%-100%。若干衣机售价降低到1000元，国内的市场容量估计为100-300万台每年。目前中国洗衣机生产量占全球三分之一左右，主要为中低端产品，提高高端产品的比重有重要意义，本技术适用于洗衣干衣一体机，特别是高利润的高端产品。
同类课题研究水平概述
- 一、真空微波干燥设备的研制现状 国际上对真空微波干燥的研究在二十世纪就有少量文献报道，目前，真空微波干燥的研究仍不够成熟，在实际应用中仍然很少。真空微波干燥设备不合理是制约真空微波干燥技术应用的一个重要因素。 1.国外研制现状 发达国家如美国、法国、加拿大、日本等在二十世纪80年代后期己开始进行业化真空微波干燥设备的研究与开发，并在实际应用中取得良好的效果。 美国加州大学Fresno分校与某公司合作，研制出了加工无籽葡萄干的真空微波干燥设备。它将传统工艺65℃、24小时热风烘干变为50℃、5小时微波真空干燥，产品质大大提高。目前，它已成功推广到蔬菜及水果的干燥。该设备谐振腔是一个长12米的不锈钢圆柱体，中间有输送带，沿着长度(输送)方向，分成3个干燥区。第一干燥区的微波功率密度较大，真空度大约1.33~3.99KPa，第二、三干燥区的微波功率密度递减。 2.国内研制现状 我国在二十世纪70年代开始了微波能的应用研究工作，1973年开始微波加热技术应用研究和微波加热用磁控管的研制。微波应用技术在我国发展已有三十多年的历史，虽然它还属新兴的应用领域，但随着现代科学技术不断进步，近几年微波设备的可靠性、实用性不断提高，微波专业生产厂家制造技术日趋成熟，制造成本也大副度下降。在微波加热技术研究的基础上，我国于1987年开始了真空微波干燥技术的研究，开始研发真空微波干燥设备。在微波技术发展初期，微波设备的许多典型缺点，如加热不均、故障率高、可靠性差、难以操作和维护等现均已得到彻底改善;1993年研制出了大型的真空微波冷冻设备，并进行了蔬菜的冷冻干燥;近几年技术上不断创新，到2000年前后，对低气压下气体放电，铺料层之间加热温差，微波场内非接触测温、测湿等多项技术难题已有了比较充分的认识，提出了一些解决方案，并逐步从实验阶段进入工业化生产阶段。 二、微波真空干燥技术和设备在衣物干燥方面的应用现状 1.国外研制现状:国外见到有相关的专利申请，其基本结构为微波装置，真空装置和耐压容器。未见有产品上市。 2.国内研究现状:国内相关专利为申请人提出，其基本结构为微波装置和真空装置。相关研究有报道，但未达到干燥衣物的性能要求。国内未见产品上市。
