1.前言
洗碗机在国内外越来越受欢迎，正在走入各家庭。据Renub Research估计，2021年至2027年，洗碗机市场的CARG将为8.2%，到2027年将达到514亿美元。提高洗碗机产品的能效不仅对其市场竞争力至关重要，而且对减少全球碳排放也至关重要。小编摘录分享一篇关于洗碗机动态传热特性与能效分布的研究文章。
2.洗碗机组成与工作原理
结构组成
洗碗机通过物理和化学的综合作用去除餐具表面的污染物，这通常是通过使用热水反复清洗餐具表面来实现的，热水中溶解了一定量的洗涤剂。洗碗机的关键部件包括软水器、水槽、循环泵、加热器、几个喷淋臂、排水泵、腔室和控制器。
工作循环
洗碗机150min的工作循环可以分为三个阶段。第一阶段包括两个子阶段：冷水洗涤阶段和加热洗涤阶段（电加热）。第二阶段包括两个子阶段：热水洗涤阶段（电加热停止）和换水洗涤阶段（废水排出和冷水进入交替）。第三阶段还包括两个子阶段：二次加热洗涤阶段和二次热水洗涤阶段。
3. 3D-1D耦合研究
洗碗机内部CFD建模
三维CFD仿真模型如下，用于推导变化的HTC值。所获得的HTC值的时间历程随后被用于1D热力系统模型，用于洗碗过程中能量消耗的瞬态模拟。
洗碗机完整工作循环传热过程1D系统建模
模型实验验证
经搭建试验台架测试对比，模拟温度结果与实测结果吻合较好。在整个300秒的洗涤过程中，模拟结果和测量结果之间的差异小于0.5℃，能耗差异在10%以内，当能耗低于200 W h时，偏差更为显著；3D-1D耦合模型可以准确地预测洗碗机内部的动态温度分布以及能耗。
洗碗机内部温度和传热系数分布
洗碗机不同部件的能耗分布
Amesim 1D模型模拟洗涤过程能耗分布，能量主要分配到三个部分：（1）洗涤水（2）餐具和（3）内胆；总的来说，在一个完整的循环中，水吸收了26.0%的热量（应当减少），餐具消耗了35.7%的能源（应当增加），内胆吸收了38.3%的热量（应当减少）。如下图：
影响洗碗机能耗的因素
本文简要介绍了Amesim在洗碗机动态传热及能耗分析中的应用研究，Amesim提供了完整的机、电、热、液、控多学科模型库，灵活的参数化建模方式和便捷的扩展接口，使其成为国内外众多著名家电企业开展空调、热泵、冰箱、洗衣机、热水器等产品开发的首选工具。
Wenpeng Wang，a,c, Xunwei Liu，Investigation of heat transfer and energy distribution inside dishwasher based on a coupled 3D-1D simulation method，Case Studies in Thermal Engineering 49 (2023) 103355
作者：薛志杰
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