加热管配置对烤箱温度场的影响研究.doc

加热管配置对烤箱温度场均匀性的影响研究 适用机械式控温烤箱余洪伟 收稿日期: 2009-12-17作者简介: 余洪伟(1979-)，女，浙江，本科，助理结构设计师，主要研究方向：加热管配置与温度场均匀性研究。(宁波方太厨具有限公司, 慈溪315300) 摘要：温度对食物的烘烤起着至关重要的作用，温度的准确及分布情况是直接评判烤箱好不好用的重要指标。本文从温度场的样本分析方面及烤箱的加热管配置方面进行了探索。关键词：温度场，加热管配比温度场对烘烤食物起着至关重要的作用，关系到食物的风味、营养等各方面。本文以烤箱的温度场为模型，从试验样本分析加热管的配置如何更合理，可以帮助得到均匀稳定的温度场，从而取得良好的烹饪效果。1 烤箱温度场模型 1.1 烤箱温度场布点将3个烤架均匀布点，然后放进烤箱探测各点的温度。烤箱内部的温度由最高260液胀温控器控制。图1 烤箱布点模型1.2 烤烘模式及温度选择此次研究课题简化为仅研究上下加热管工作的传统加热模式，温度设置250。1.3 定义空间均匀性:温度稳定后，腔内各点在整个过程中的平均温度与其所在的某个空间内的总体平均温度的差异程度。具体计算方法：，该数值越小，说明空间上的均匀性越好。（每个点的平均温度最能代表该点的温度整体状况）时间均匀性:温度稳定后，腔内各点在整个测量过程中的最高值与最低值之差值T1，n，对T进行偏差平方和计算，公式如上,值越小，时间均匀性越好。2 试验方法说明2.1 根据上下加热管的总功率范围，设计如下的正交试验表： 下加热功率上加热功率/下加热功率800W1000W1200W1400W1600W1800W0.10.2360 0.3480 540 0.4640 720 0.5700 800 900 0.6840 960 1080 0.7840 980 1120 1260 0.8960 1120 1280 1440 0.91080 1260 1440 1.01000 1200 1400 1600 1.11100 1320 1540 1760 1.21200 1440 1680 1.31300 1560 1820 1.41400 1680 1960 1.51200 1500 1800 1.61280 1600 1920 1.71360 1700 2040 1.81440 1800 2160 1.91520 1900 2.01600 2000 2.11680 2100 2.21760 2200 2.31840 2300 2.41920 2400 2.52000 2.62080 2.72160 2.82240 2.92320 3.02400 3.12480 3.22560 表1 烤箱加热管功率配置表说明：1、目前市场上主流52L机械式烤箱的最大功率在3400W左右，背加热管功率最大为1400W，故上下加热管同时工作时的功率P范围选择为：2000WP3400W。如此将试验范围缩减到上表的非灰色区域。2、考虑到试验次数仍比较多，在上表非灰色区域作了间隔性选择，表中红色标记部分为试验部分。2.2 试验方法：试验时，将温控器调至最高温度250，档位设置，烤箱工作2小时，每3秒采集1次数据，总共27个通道。从表面看，加热管的功率配置和空间均匀性没有太大的关系，至少对同一层的影响不会太大。但从我们的试验结果来看，还是有些规律的。3 评判标准线设定3.1 空间均匀性标准（为了更好的分析及总结）3.1.1 上层空间均匀性 DVESQ35时， 优秀； 35DVESQ75时， 合格； DVESQ70时， 不合格；3.1.2 中层空间均匀性DVESQ35时， 优秀； 35DVESQ75时， 合格； DVESQ70时， 不合格；3.1.3 中层空间均匀性 DVESQ150时， 优秀； 150DVESQ200时， 合格； DVESQ200时， 不合格3.1.4 整机空间均匀性(Miele目前DVESQ值700.04) DVESQ500时， 优秀； 500DVESQ700时， 合格； DVESQ700时， 不合格3.2 时间均匀性标准3.2.1 上层时间均匀性 DVESQ35时， 优秀； 35DVESQ75时， 合格； DVESQ70时， 不合格；3.2.2 中层时间均匀性DVESQ35时， 优秀； 35DVESQ75时， 合格； DVESQ70时， 不合格；3.2.3下层时间均匀性 DVESQ40时， 优秀； 40DVESQ80时， 合格； DVESQ80时， 不合格3.2.4整机时间均匀性（Miele目前DVESQ值是9.55） DVESQ100时， 优秀； 100DVESQ200时， 合格； DVESQ200时， 不合格4 试验结果分析4.1 空间均匀性4.1.1 上层空间均匀性图表图2 上层空间均匀性小结：上层均匀性的数值分布呈正弦波性，1）上下加热管功率比值A1=0.575,1.075时，上层空间均匀性优秀。2）上下加热管功率比值A2=0.4,1.5时，上层空间均匀性合格。数据说明：下加热1600对应的0.5比值后面的均匀性是复测的数据，由于使用了稳压电源等，因此原数据存在一定的偏差，但整体趋势是一致的。A值是根据稳压后测出的数值推测出的数值。4.1.2 中层空间均匀性图表图3 中层空间均匀性 小结：1）上下加热管功率比值A1=0.9,3.5时，中层空间均匀性优秀。 2）上下加热管功率比值A2=0.4,1.5时，中层空间均匀性合格。4.1.3 下层空间均匀性图表图4 下层空间均匀性小结：1）上下加热管功率比值C1=0.75,3.5时，下层空间均匀性优秀。 2）上下加热管功率比值C2=0.7,3.5时，下层空间均匀性优秀。4.1.4 整机空间均匀性图表图5 整机空间均匀性小结：1）上下加热管功率比值D1=0.5,1.3时，整机空间均匀性优秀 2）上下加热管功率比值D2=0.1,1.9时，整机空间均匀性合格 4.1.5空间均匀性推论再进一步求各层加热管比值的交集：A1B1C1D1=0.9,1.075 A2B2C2D2=0.7,1.54.1.5.1 上下加热管功率比值0.9,1.075时，各层及整机的空间均匀性均最优。4.1.5.2 上下加热管功率比值0.7,1.5时，整机及各层空间均匀性合格。4.1.5.3 上下加热管功率比值0,0.7）（1.5，时，整机及各层空间均匀性不合格。这对于我们今后机械式烤箱的开发有帮助，特别是加热管选型，通过以上的图表，可以在一定范围内选择我们需要的规格。4.2 时间均匀性4.2.1 上层时间均匀性图表 图6 上层时间均匀性根据这个图表，看不出明显的规律，仅作参考。4.2.2 中层时间均匀性图表图7 中层时间均匀性 根据这个图表，看不出明显的规律，仅作参考。4.2.3 下层时间均匀性图表图8 下层时间均匀性 根据这个图表，看不出明显的规律，仅作参考。4.2.4 整机时间均匀性图表图9 整机时间均匀性5 试验得到的其他结果分析5.1 各层平均温度表中“”线是设置温度表中“”线是设置温度的5小结：在下加热管功率一定的情况下，上加热管功率越大，各层平均温度越低。上下加热管功率比值A=0.55,2.5时，上层平均温度在设置温度的5上下加热管功率比值B=0.55,1.2时，中层平均温度在设置温度的5上下加热管功率比值C=0.5,1.2时，下层平均温度在设置温度的5求交集A B C=0.55,1.2上下加热管功率比值0.55,1.2时，各层平均温度在设置温度的5。5.2 各层之间的温度差小结：在下加热管功率一定的情况下，上加热管功率越大，上层与下层的温度差越大。如果想得到10度的温度阶差，加热管的配比在1.4，1.9。6. 试验结论 模式，温度设置250，1）上下加热管功率比值0.9,1.075时，各层及整机的空间均匀性均最优，即热量的流动最稳定均匀。2）上下加热管功率比值0.7,1.5时，整机及各层空间