烤箱溫度均勻性改善研究

丁力 周海昕 鐘富華 馮忠

摘要：家用電烤箱的使用日趨頻繁，烤箱內(nèi)部溫度均勻性是烤箱性能的關(guān)鍵指標。本文針對現(xiàn)有某烤箱的溫度分布情況進行分析和研究，確認影響烤箱內(nèi)部溫度均勻性的關(guān)鍵因素，及其變動后對烤箱溫度分布的影響。

關(guān)鍵詞：烤箱 溫度均勻性 因素

Study on improvement of the oven temperature uniformity

Ding Li Zhou Haixin Zhong Fuhua Feng Zhong（Hangzhou Robam Appliances Co.Ltd. 311100）

Abstract：Household electric ovens are used more and more frequently. The temperature uniformity within ovens is the key index of ovens performance. In this paper， the temperature distribution of a certain oven is analyzed and studied， and the key factors influencing the temperature uniformity within the oven are confirmed， and the influence on the temperature distribution of the oven after the change is made.

Keywords：Temperature， uniformity

1.引言

隨著經(jīng)濟發(fā)展，人們的日常生活水平逐漸提高，傳統(tǒng)的廚房器具逐漸無法滿足人們對生活水平的不斷追求，西方的新式廚具開始嶄露頭角。這其中家用電烤箱在人們的日常生活中開始發(fā)揮越來越重要的作用。而影響食物烹飪制作質(zhì)量的關(guān)鍵因素是烤箱內(nèi)部溫度的均勻性。如果烤箱內(nèi)部溫度不均勻，就會導(dǎo)致烘烤出來的食物上色不均勻，甚至生熟不一。

本文以某廠家生產(chǎn)的嵌入式電烤箱為例，分析其溫度均勻性并嘗試對其進行改善。通過對該烤箱的實際測試得到數(shù)據(jù)顯示該烤箱腔體內(nèi)部同一水平面不同位置的溫度差可以達到10℃，這會影響食物烘烤的質(zhì)量。為改善該烤箱的均勻性性能，本文通過改變單一因素對該烤箱內(nèi)部溫度穩(wěn)定性進行優(yōu)化，盡量減少其內(nèi)部溫度的差值，使溫度分布更均勻。

2.烤箱腔體結(jié)構(gòu)

該電烤箱腔體內(nèi)有頂部、底部、背部三根加熱管，可實現(xiàn)單面、雙面烘烤；背部有對流風(fēng)機可實現(xiàn)強制對流、自然對流烘烤模式。背部加熱管與對流風(fēng)機用風(fēng)機蓋板蓋住，開設(shè)進風(fēng)孔與出風(fēng)孔若干。腔體頂部開有出風(fēng)口，防止內(nèi)部過熱。

3.影響烤箱內(nèi)部溫度均勻性因素

烤箱熱量主要通過對流和輻射兩種方式，且均對內(nèi)部均勻性有著重大影響。后部風(fēng)機帶動腔體內(nèi)部氣體流動，從而影響溫度分布；加熱管輻射熱量，其自身形狀、安裝位置影響著內(nèi)部溫度；后部風(fēng)機蓋板結(jié)構(gòu)也影響著內(nèi)部氣流，因風(fēng)機蓋板結(jié)構(gòu)不合理可能存在無風(fēng)的死角導(dǎo)致部分區(qū)域的食物烤不熟；腔體頂部出風(fēng)孔對氣體流動也存在一定影響。

對現(xiàn)有烤箱腔體內(nèi)部溫度進行實際測量，在中心層放入烤架并布置9個溫度測試點，并用溫度記錄儀（精度0.1℃，掃描間隔3s，測量范圍0-800℃）掃描溫度?？炯芪恢冒凑照f明書要求，溫度探測點位置保持在腔體垂直面的中心。表1為現(xiàn)有烤箱的溫度測試結(jié)果。

3.1 頂部出風(fēng)孔

由于頂部出風(fēng)孔是內(nèi)外氣體交流的通道之一，內(nèi)部熱氣流通過出風(fēng)孔流入外部帶走部分溫度，可能造成出風(fēng)孔附近的溫度低于腔體其它地方。因?qū)嶒灍o法增加與移動頂部出風(fēng)孔，故只考慮出風(fēng)孔減少的情況。將頂部出風(fēng)孔堵住一半后測試其內(nèi)部溫度分布，如表2。

可以看出小孔變小后腔體內(nèi)部平均溫度升高，溫度均勻性有一定提升，但整體效果不明顯。

3.2 后部風(fēng)機轉(zhuǎn)速變化

由于腔體內(nèi)部氣體流動主要靠后部風(fēng)機轉(zhuǎn)動來強制導(dǎo)流，氣體流通速度受后部風(fēng)機轉(zhuǎn)速影響較大。因此考慮增加或減少風(fēng)機轉(zhuǎn)速，期待能夠改善內(nèi)部溫度均勻性。

由表3表4可以看出，后部風(fēng)機轉(zhuǎn)速對于內(nèi)部溫度分布有著一定影響，減慢轉(zhuǎn)速后氣體流通減緩，平均溫度上升，溫度分布變差；增加轉(zhuǎn)速后氣體流通變快，平均溫度變化較小，溫度分布變均勻。增加轉(zhuǎn)速對于溫度均勻性能起到一定的改善作用，但是風(fēng)速加大后可能產(chǎn)生的噪音增加，甚至對于食物的抽吸也可能產(chǎn)生一定影響，故此項改善應(yīng)斟酌考慮。

3.3 風(fēng)機蓋板結(jié)構(gòu)改變

風(fēng)機蓋板結(jié)構(gòu)影響著腔體內(nèi)部氣體流向，其抽風(fēng)孔與出風(fēng)孔的位置、大小對于內(nèi)部溫度分布有著重大影響，甚至不合理的開孔會導(dǎo)致熱量無法傳導(dǎo)的無風(fēng)死角產(chǎn)生。原風(fēng)機蓋板的進風(fēng)口為蓋板中間區(qū)域，出風(fēng)孔為蓋板上部和下部各3個方形孔，以及蓋板正面的左上角、右上角各3排圓形小孔、右下角2排圓形小孔。風(fēng)機蓋板結(jié)構(gòu)更改主要針對出風(fēng)孔的更改，一種是將上部和下部的方形孔改為斜坡狀，以引導(dǎo)氣體流向來減少內(nèi)部氣流死角；一種是將蓋板正面圓形小孔減少，堵住部分出風(fēng)孔；一種是在沒有設(shè)置出風(fēng)孔的左下角增加2排圓形小孔，平衡內(nèi)部氣流。

從表5可見，緩斜坡出風(fēng)孔結(jié)構(gòu)的蓋板能較好的改善內(nèi)部溫度分布，增加或減少正面的出風(fēng)孔對于內(nèi)部溫度均勻性的改善有限，甚至?xí)?dǎo)致其變得更差。

4.結(jié)論

本文主要研究了改善烤箱內(nèi)部溫度均勻性的措施，在原烤箱的基礎(chǔ)上縮小頂部出風(fēng)孔、增加與減少后部風(fēng)機轉(zhuǎn)速、風(fēng)機蓋板結(jié)構(gòu)改變等措施，分別對內(nèi)部溫度分布的影響。主要結(jié)論如下：

（1）頂部出風(fēng)孔大小減少一半時，能略微改善內(nèi)部溫度均勻性，但影響較小。

（2）通過改變后部風(fēng)機轉(zhuǎn)速的方式影響內(nèi)部氣體流動速率，對內(nèi)部溫度均勻性的改善效果不理想，甚至可能會惡化溫度分布。但是風(fēng)機轉(zhuǎn)速提高，對溫度分布的均勻性有一定改善效果。

（3）將風(fēng)機蓋板的出風(fēng)孔改為斜坡狀來引導(dǎo)內(nèi)部空氣流動方向，可以在烤箱內(nèi)部獲得較好的溫度分布。

參考文獻

[1] 顧思源，劉東，項琳琳等，影響烤箱內(nèi)腔溫度場均勻性的關(guān)鍵因素分析[J]；建筑熱能通風(fēng)空調(diào)；2015年02期

[2] 林吼潮，陳安資，烤箱內(nèi)部溫度場分布與溫度控制仿真優(yōu)化[J]；工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新；2016年05期