Hydraulic design optimization and performance evaluation for a dishwasher

Abstract

Hydraulic designs of dishwashers with 12 (2 baskets) and 15 (3 baskets) place settings with diverter which distributes the water to bottom and upper spray arms separately were analyzed. First, both hydraulic systems were modeled analytically, so continuous and local losses were calculated based on them. Besides, operating point of systems were determined based on the curve of the pump and head loss. All parameters were also verified by experimental tests. An asynchronous circulation pump (fixed pump rpm and outlet pressure) with the same hydraulic outlet pressure is used in both products. Hydraulic design is evaluated with parameters obtained from the analytical model and then the design of equipment along the hydraulic path was improved. Once parameters improving the designs are determined, modified parts were analyzed numerically with finite volume method. The results were also validated with experimental studies. Lastly, prototype with improved design parameters was produced and installed on a dishwasher. Dishwasher performance index was calculated according to IEC standards to see the effect of new design on dishwasher washing performance. The results show that the energy requirement decreases 25% whereas performance index stays the same.

Bu tezde alt ve üst fıskiyelerin ayrı ayrı çalışmasını sağlayan divizörlü 12 (2 sepetli) ve 15 kişilik (3 sepetli) bulaşık makinelerinin hidrolik tasarım incelemeleri yapılmıştır. İlk olarak iki sistemin matematiksel modelleri oluşturulmuş, daha sonra hidrolik sistemlerin kayıp katsayıları (sürtünme ve tasarım kaynaklı) ve sistem eğrileri çıkarılarak çalışma noktaları belirlenmiş, son olarak elde edilen sonuçlar deneylerle doğrulanmıştır. Testlerde kullanılan bulaşık makineleri özdeş hidrolik çıkışa sahip asenkron (devir ve çıkış basıncı sabit) santrifüj yıkama pompalarına sahiptir. Elde edilen veriler ışığında hidrolik tasarımın performans değerlendirmesi yapılmış; tasarım iyileştirmeleri belirlenmiş; yeni tasarımlar sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak analiz edilmiş ve yapılan çalışmalar deneylerle doğrulanmıştır. Final tasarımın belirlenmesinin ardından parçaların prototipleri üretilmiştir. Yeni tasarımın bulaşık makinesi yıkama performansına etkisini değerlendirmek amacıyla IEC standardına uygun olarak ürününün yıkama performans indisleri belirlenmiştir. Böylece yeni tasarımın ürün üzerindeki katkısı sayısal bir veriye dönüştürülerek değerlendirilmiştir. Sonuçlara göre makinenin enerji gereksinimi %25 azalmıştır.