家用电热食具消毒柜的热工计算

　　电热高温食具消毒柜作为集餐饮用具消毒、保洁、烘干、储存等多种功能于一身的家电产品,已逐渐受到人们普遍地接受和欢迎,正成为家庭、宾馆、餐厅、办公室及类似场所必备的器具。为满足不同层次的消费需求和适应激烈竞争的市场,产品外观造型、规格品种、功能特性等都不断推陈出新,新产品的开发、生产、换代周期越来越短。以往单靠类比试验方法来确定消毒柜的热工参数和热绝缘结构设计显然已落伍。科学的方法是依据大量试验数据所确定的修正系数进行热工计算,确定消毒柜的隔热层厚度、消毒功率、升温时间及保温时间等参数。经验证明,这种方法对消毒柜的开发设计具有一定的指导作用,可明显减少开发试验的工作量。

　　高温干式消毒一般多采用远红外发热管直接对空气和食具加热。在120℃以上的高温中,食具上的病菌、病毒产生氧化性破坏而达消毒,因此消毒温度和消毒时间是影响消毒效果的关键因素。此外,从用户角度考虑,应适当限定消毒柜的加热升温时间,限定箱体外壳表面可触及部分的温升。这些限定参数应作为消毒柜热工计算的原始依据。

　　康宝电热消毒柜企标规定,消毒工作温度不低于120℃,高温持续时间不少于15分钟,最高工作温度不超过150℃,箱体外表面最高温升不超过45℃,容积不大于100L的消毒柜升温加热时间不超过45分钟。由于消毒柜实际发热、传热过程很不均匀,为便于计算,近似按一维稳定传热过程处理。

　　1　隔热层厚度计算

　　消毒柜箱体内部的热量通过内箱壁、隔热层、外箱壁传到空气中,造成热量的损失,称为漏热量。漏热量的传热方式主要是,箱内热空气对流传热至内箱壁,再以传导型式将热量传至外箱壁,最后通过对流将热量由外箱壁传到大气中。

　　流体与固体壁面间的对流传热量为

　　式中,复合箱壁的导热系数,·K;ΔT-内外臬壁间的温差,K;F-导热面积,各层壁的壁厚,各层壁的材料导热系数,W/m·K。

　　由箱内空气至外箱壁之间流体自然对流及箱壁导热的综合传热量,由(1)、(2)式推导得

　　式中,ΔT1=T1-(ΔT2+T0)为箱内空气与外箱壁之间的温差,K;T1—箱内温度,K;ΔT2—外箱壁温升,K;T0—环境温度,K;α1—箱内壁与高温空气的对流传热系数,对于远红外发热管加热,由于部分内箱壁直接吸收热量,另一部分内箱壁被食具阻挡而通过热空气吸收热量,其对流传热系数与自然对流很不相同,取α1=80～100W/m2·K;F—漏热面积,由于箱体的长、宽、高尺寸远大于壁厚尺寸,将箱外壁面积作为计算漏热面积,m2。