本发明涉及微纳光学中光场调控，具体为一种基于脉冲式溅水模式的电磁加热蒸包装置的设计方法及其装置。
背景技术：
1、蒸包是我国人民的特色面食之一，已经成为了人们日常生活中不可或缺的一部分。目前随着人们生活水平的提高、生活节奏的加快，蒸包的制作已逐步摆脱了传统的手工制作，实现了机械化、规模化、产业化。蒸包机已成为蒸包生产工艺中的重要设备。传统蒸包机通过电阻丝进行加热，具有结构简单，便于安装且升温速率快的优点，但同时消耗的水和电均较多，且寿命短，不适合在线监测蒸包机内部温湿度、食物状况等其他工作状态。目前，国内外对于蒸包装置已经做了比较深入的理论、实验和仿真研究。在蒸包重量控制的研究方面，官洪民设计了一种基于plc控制的蒸柜，通过plc和触摸屏编程实现对柜体、食品温度允许范围和柜门互锁装置的设定与控制，利用触摸屏可视化对测控系统的工作参数进行设定。单一窍等人借助于静态计量方式的动态称重技术手段，研制了直接重量控制的新型包机，在下方安装蒸包柜，其底部设置有电阻丝加热器，实现水汽蒸、温功能，但其功耗较大，郑明刚等人设计了自反馈重量驱动电阻丝式蒸包机控制系统，通过人机界面设定蒸包重量值，系统读取信息后，通过plc控制面、馅的出量，实现蒸包重量的调整，直到与设定值一致。在蒸包机高精度连续作业的研究方面，张淳和董湃研究的蒸馒头机采用了蒸气加压加工，通过控制蒸制仓和减压仓两侧闸门的启闭，实现了馒头蒸制的连续化作业。赵敏华基于atmega128芯片设计的智能蒸房控制系统基本满足原系统所有功能，并加入了新的控制算法，控制精度更高、更准确、更节电，并在结构上更为简易，在硬件上通过主板、按键和显示屏组装成简单的可视化仪表，操作界面简单明了，并添加了报警界面以便更为简单地查找机器故障。赵爱针对性研发出一种新式“蒸包柜”，该“蒸包柜”的回收机构与清洗机构在储存热量与自动清洗方面优势明显。
2、综合上述文献分析，目前蒸包机的研究主要侧重于在原有装置基础上进行机械结构的改进、自动化控制手段的增加以及控制面板的友好性设计方面做了一系列的研究。但是上述蒸包功能都是在电阻丝或加热棒模式下进行，其工作时存在电阻丝传导到料筒的二次加热，会造成电能的损失。再加上通过将水加热至沸腾再进行蒸发，长时间地加热更加剧了电能和水的浪费。此外，其加热温度高达300℃，容易产生污垢，会导致管道开裂，常用寿命一般半年左右。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种基于脉冲式溅水模式的电磁加热蒸包装置的设计方法及其装置。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于脉冲式溅水模式的电磁加热蒸包装置的设计方法，包括如下步骤：
3、获取蒸包机的高度与电阻丝加热、电磁炉加热的温度变化关系进行比较，确定电磁炉加热加热方式；
4、获取蒸包机的温度随时间变化的关系，确定水溅射到电磁炉的喷水时间与停止时间；以及
5、通过电磁炉加热加热方式以及水溅射到电磁炉的喷水时间与停止时间设计电磁加热蒸包装置。
6、进一步地，所述所述蒸包机的高度与电阻丝加热的温度变化关系式如下：
7、
8、式中，λ空气为0.60w/(m·k)，t0为蒸包最顶部的温度，h为蒸包机总高度，q电阻丝为电阻丝加热总热量，a为电阻丝加热面积，为0.06m2，hs为温度ts对应的高度，hs的取值范围为0.2m-1m。
9、进一步地，所述蒸包机的高度与电磁炉加热的温度变化关系式如下：
10、
11、式中，q电磁炉为电磁炉加热总热量，k为电磁炉导热板面积与传统电阻丝加热面积a之比，k设为1/3。
12、进一步地，所述获取蒸包机的高度与电阻丝加热、电磁炉加热的温度变化关系进行比较的具体方法为：
13、通过公式一与公式二计算在电阻丝加热、电磁炉加热时，不同高度下温度的变化，将两者的变化结果进行比较。
14、进一步地，所述获取蒸包机的温度随时间变化的关系的具体方法如下：
15、基于电阻炉炉膛热平衡，得出温度对时间的微分方程，如下所示：
16、
17、式中，p2某一时刻炉体散失的功率，p1为某一时刻发热元件发出的功率，t为某一时刻炉膛温度，t为时间，t∞为炉外温度，r为综合热阻，c为炉膛有效热熔，为温度变化量；
18、对系统输入变量及输出变量t无量纲化，并使最终结果以百分数的形式表示，令则有如下公式：
19、
20、式中，tmax为炉膛最高温度，θ为无量纲温度，φ为无量纲功率，pmax为最大输入功率；
21、从而求得，其中又因为故得到下式：
22、
23、式中，c1为积分所得常数。
24、一种基于脉冲式溅水模式的电磁加热蒸包装置，包括用于盛放需要加热食物的屉笼、所述屉笼的下端设置有用于对屉笼加热的电磁炉，所述电磁炉的一侧设置有水箱，所述水箱上安装有溅射喷头，所述溅射喷头用于将水箱内的水喷射到电磁炉上。
25、进一步地，所述电磁炉包括加热面板与加热面板连接的加热线圈，以及与加热线圈电性连接的加热主板，所述加热面板位于溅射喷头的下方。
26、与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用电磁炉加热，电磁加热圈连续运行温度只有100℃左右，非接触加热安全性高，不存在加热圈更换问题，使用寿命长。通过溅水时间占空比的改变，得到“喷5秒停5秒”的最佳溅水模式，相比于传统蒸包机，本设计整体节电45.8％，且具有一定的节水功能。
1.一种基于脉冲式溅水模式的电磁加热蒸包装置的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于脉冲式溅水模式的电磁加热蒸包装置的设计方法，其特征在于，所述蒸包机的高度与电阻丝加热的温度变化关系式如下：
3.根据权利要求2所述的一种基于脉冲式溅水模式的电磁加热蒸包装置的设计方法，其特征在于，所述蒸包机的高度与电磁炉加热的温度变化关系式如下：
4.根据权利要求3所述的一种基于脉冲式溅水模式的电磁加热蒸包装置的设计方法，其特征在于，所述获取蒸包机的高度与电阻丝加热、电磁炉加热的温度变化关系进行比较的具体方法为：
5.根据权利要求2所述的一种基于脉冲式溅水模式的电磁加热蒸包装置的设计方法，其特征在于，所述获取蒸包机的温度随时间变化的关系的具体方法如下：
6.一种如权利要求1-5任一项所述的一种基于脉冲式溅水模式的电磁加热蒸包装置，其特征在于：包括用于盛放需要加热食物的屉笼(1)、所述屉笼(1)的下端设置有用于对屉笼加热的电磁炉(2)，所述电磁炉(2)的一侧设置有水箱(3)，所述水箱(3)上安装有溅射喷头(4)，所述溅射喷头(4)用于将水箱内的水喷射到电磁炉上。
7.根据权利要求6所述的一种基于脉冲式溅水模式的电磁加热蒸包装置，其特征在于：所述电磁炉(2)包括加热面板(210)与加热面板连接的加热线圈(220)，以及与加热线圈电性连接的加热主板(230)，所述加热面板(210)位于溅射喷头(4)的下方。
