烤箱温度均匀性改善研究

丁力 周海昕 钟富华 冯忠

摘要：家用电烤箱的使用日趋频繁，烤箱内部温度均匀性是烤箱性能的关键指标。本文针对现有某烤箱的温度分布情况进行分析和研究，确认影响烤箱内部温度均匀性的关键因素，及其变动后对烤箱温度分布的影响。

关键词：烤箱 温度均匀性 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

随着经济发展，人们的日常生活水平逐渐提高，传统的厨房器具逐渐无法满足人们对生活水平的不断追求，西方的新式厨具开始崭露头角。这其中家用电烤箱在人们的日常生活中开始发挥越来越重要的作用。而影响食物烹饪制作质量的关键因素是烤箱内部温度的均匀性。如果烤箱内部温度不均匀，就会导致烘烤出来的食物上色不均匀，甚至生熟不一。

本文以某厂家生产的嵌入式电烤箱为例，分析其温度均匀性并尝试对其进行改善。通过对该烤箱的实际测试得到数据显示该烤箱腔体内部同一水平面不同位置的温度差可以达到10℃，这会影响食物烘烤的质量。为改善该烤箱的均匀性性能，本文通过改变单一因素对该烤箱内部温度稳定性进行优化，尽量减少其内部温度的差值，使温度分布更均匀。

2.烤箱腔体结构

该电烤箱腔体内有顶部、底部、背部三根加热管，可实现单面、双面烘烤；背部有对流风机可实现强制对流、自然对流烘烤模式。背部加热管与对流风机用风机盖板盖住，开设进风孔与出风孔若干。腔体顶部开有出风口，防止内部过热。

3.影响烤箱内部温度均匀性因素

烤箱热量主要通过对流和辐射两种方式，且均对内部均匀性有着重大影响。后部风机带动腔体内部气体流动，从而影响温度分布；加热管辐射热量，其自身形状、安装位置影响着内部温度；后部风机盖板结构也影响着内部气流，因风机盖板结构不合理可能存在无风的死角导致部分区域的食物烤不熟；腔体顶部出风孔对气体流动也存在一定影响。

对现有烤箱腔体内部温度进行实际测量，在中心层放入烤架并布置9个温度测试点，并用温度记录仪（精度0.1℃，扫描间隔3s，测量范围0-800℃）扫描温度。烤架位置按照说明书要求，温度探测点位置保持在腔体垂直面的中心。表1为现有烤箱的温度测试结果。

3.1 顶部出风孔

由于顶部出风孔是内外气体交流的通道之一，内部热气流通过出风孔流入外部带走部分温度，可能造成出风孔附近的温度低于腔体其它地方。因实验无法增加与移动顶部出风孔，故只考虑出风孔减少的情况。将顶部出风孔堵住一半后测试其内部温度分布，如表2。

可以看出小孔变小后腔体内部平均温度升高，温度均匀性有一定提升，但整体效果不明显。

3.2 后部风机转速变化

由于腔體内部气体流动主要靠后部风机转动来强制导流，气体流通速度受后部风机转速影响较大。因此考虑增加或减少风机转速，期待能够改善内部温度均匀性。

由表3表4可以看出，后部风机转速对于内部温度分布有着一定影响，减慢转速后气体流通减缓，平均温度上升，温度分布变差；增加转速后气体流通变快，平均温度变化较小，温度分布变均匀。增加转速对于温度均匀性能起到一定的改善作用，但是风速加大后可能产生的噪音增加，甚至对于食物的抽吸也可能产生一定影响，故此项改善应斟酌考虑。

3.3 风机盖板结构改变

风机盖板结构影响着腔体内部气体流向，其抽风孔与出风孔的位置、大小对于内部温度分布有着重大影响，甚至不合理的开孔会导致热量无法传导的无风死角产生。原风机盖板的进风口为盖板中间区域，出风孔为盖板上部和下部各3个方形孔，以及盖板正面的左上角、右上角各3排圆形小孔、右下角2排圆形小孔。风机盖板结构更改主要针对出风孔的更改，一种是将上部和下部的方形孔改为斜坡状，以引导气体流向来减少内部气流死角；一种是将盖板正面圆形小孔减少，堵住部分出风孔；一种是在没有设置出风孔的左下角增加2排圆形小孔，平衡内部气流。

从表5可见，缓斜坡出风孔结构的盖板能较好的改善内部温度分布，增加或减少正面的出风孔对于内部温度均匀性的改善有限，甚至会导致其变得更差。

4.结论

本文主要研究了改善烤箱内部温度均匀性的措施，在原烤箱的基础上缩小顶部出风孔、增加与减少后部风机转速、风机盖板结构改变等措施，分别对内部温度分布的影响。主要结论如下：

（1）顶部出风孔大小减少一半时，能略微改善内部温度均匀性，但影响较小。

（2）通过改变后部风机转速的方式影响内部气体流动速率，对内部温度均匀性的改善效果不理想，甚至可能会恶化温度分布。但是风机转速提高，对温度分布的均匀性有一定改善效果。

（3）将风机盖板的出风孔改为斜坡状来引导内部空气流动方向，可以在烤箱内部获得较好的温度分布。

参考文献

[1] 顾思源，刘东，项琳琳等，影响烤箱内腔温度场均匀性的关键因素分析[J]；建筑热能通风空调；2015年02期

[2] 林吼潮，陈安资，烤箱内部温度场分布与温度控制仿真优化[J]；工业技术创新；2016年05期