CN104955178A - 加热方法及加热器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种加热方法及其加热器，所述加热器包括：重量检测模块；计时模块；温度检测模块，用于检测待加热物质的温度；输入模块，用于输入预设温度时间曲线，该温度时间曲线表征待加热物质的不同目标温度与加热时间的对应关系；连接加热部件、重量检测模块、计时模块、温度检测模块和输入模块的处理模块；本发明有利于节能，降低了加热器的故障率，延长了加热器的使用寿命。本发明提高了加热器的自动化程度和智能化程度，有利于加热工序流程的标准化，人为因素的减少，将会使得产品质量稳定度提高。同时也简化了加热工序优化的流程，即通过修改预设温度时间曲线便可完成优化。
Description
技术领域
本发明涉及一种加热方法及加热器。
背景技术
加热器是常用的将电能转换为热能的电热器件，广泛用在电热水器、厨房加热器具等加热设备中；现有技术中的加热器存在如下问题：①加热器运行过程中，通常在达到目标温度时停止加热，而当温度降至预设阈值时再次启动加热，温度波动幅度大、温度控制精度不高、且整个过程需要加热器反复的启动停止，增加了加热器的故障率，缩短了使用寿命；②加热器的一个常规应用是在特定的时间加热到目标温度，在这个加热过程的不同阶段自动设定合适的加热功率现有技术中尚未存在有效的技术方案；另外，加热特定内容物到目标温度，未给出预估加热时间，而在实际应用中，用户提前知晓所需加热时间是十分便利的。
发明内容
本发明针对以上问题的提出，而研制一种加热方法及加热器。
本发明的技术手段如下：
一种加热方法，包括如下步骤：
步骤1：确定待加热物质的质量；
步骤2：采用预设加热功率对待加热物质加热预设时间，获取待加热物质在该预设时间内的温度变化量；
步骤3：根据预设加热功率和预设时间得到待加热物质在该预设时间内吸收的热量；
步骤4：利用比热容公式，结合待加热物质在预设时间内吸收的热量和温度变化量、待加热物质的质量获得待加热物质的比热容；
步骤5：预设温度时间曲线，该温度时间曲线表征待加热物质的不同目标温度与加热时间的对应关系；
步骤6：根据预设温度时间曲线的斜率变化情况确定曲线上的各拐点位置；各拐点将预设温度时间曲线分为不同加热阶段；所述加热阶段包括保温加热阶段和非保温加热阶段；
步骤7：针对各加热阶段执行如下过程：
利用待加热物质在与离当前加热阶段时间最近的非保温加热阶段内实际吸收的热量和温度变化量、待加热物质的质量测定待加热物质的比热容；
根据预设温度时间曲线上对应当前加热阶段的加热时间、预设温度时间曲线上对应当前加热阶段完成时的目标温度与前一加热阶段结束时的待加热物质实际温度之间的温度变化量、结合所测定待加热物质的比热容，得出当前加热阶段的加热功率；
采用所得出的加热功率对待加热物质进行加热；
进一步地，当前加热阶段所对应的加热功率利用公式获得，其中Wi为第i加热阶段的加热功率、Ch为待加热物质在与离当前加热阶段时间最近的非保温加热阶段内的比热容、m为待加热物质的质量、ΔTi为第i加热阶段完成时的预设温度时间曲线上的目标温度与第i-1加热阶段结束时的待加热物质实际温度之间的温度变化量、Δti为第i加热阶段的预设温度时间曲线所对应的加热时间；
进一步地，
在对待加热物质进行加热的某一加热阶段中，实时获取当前时刻所对应的预设温度时间曲线上的目标温度与待加热物质实际温度的差值，并当差值超过第一预设阈值时重新计算待加热物质在当前时刻之前一定时间内的比热容，并采用该比热容，结合预设温度时间曲线上本次加热阶段剩余加热时间，以及预设温度时间曲线上本次加热阶段完成时的目标温度与当前时刻待加热物质实际温度的差值，来得出加热功率，并利用该加热功率对待加热物质进行加热；
进一步地，在保温加热阶段或在待加热物质达到最终设定的目标温度后，计算待加热物质在单位时间内的热量损失，并得出能够补充所述热量损失的加热功率，采用该加热功率对待加热物质加热；
进一步地，
在通过能够补充所述热量损失的加热功率进行加热的过程中，实时获取最终设定的目标温度与待加热物质当前实际温度的差值，并当差值超过第二预设阈值时重新计算待加热物质在单位时间内的热量损失，以及能够补充该热量损失的加热功率，并利用重新计算的加热功率对待加热物质加热；
所述加热方法还包括如下步骤：
当设定待加热物质的目标温度和加热功率以后，得出采用设定的加热功率将待加热物质加热至所述目标温度所需的加热时间；
采用设定的加热功率对待加热物质加热所需加热时间，并对所需的加热时间进行提示。
一种加热器，包括放置待加热物质的加热空间和对待加热物质进行加热的加热部件，所述加热器还包括：
重量检测模块，用于确定待加热物质的质量；
计时模块，用于对加热时间进行计时；
温度检测模块，用于检测待加热物质的温度；
输入模块，用于输入预设温度时间曲线，该温度时间曲线表征待加热物质的不同目标温度与加热时间的对应关系；
连接加热部件、重量检测模块、计时模块、温度检测模块和输入模块的处理模块，所述处理模块用于首先控制加热部件采用预设加热功率对待加热物质加热预设时间，根据计时模块的计时时间和温度检测模块所检测的待加热物质温度获取待加热物质在该预设时间内的温度变化量，根据预设加热功率和加热时间得到待加热物质吸收的热量，利用比热容公式，结合待加热物质在预设时间内吸收的热量和温度变化量、待加热物质的质量获得待加热物质的比热容；所述处理模块还用于根据预设温度时间曲线的斜率变化情况确定曲线上的各拐点位置，各拐点将预设温度时间曲线分为不同加热阶段，所述加热阶段包括保温加热阶段和非保温加热阶段；所述处理模块还用于针对各加热阶段执行如下过程：根据待加热物质在与离当前加热阶段时间最近的非保温加热阶段内实际吸收的热量和温度变化量、待加热物质的质量测定待加热物质的比热容；根据预设温度时间曲线上对应当前加热阶段的加热时间、预设温度时间曲线上对应当前加热阶段完成时的目标温度与前一加热阶段结束时的待加热物质实际温度之间的温度变化量、结合所测定待加热物质的比热容，得出当前加热阶段的加热功率，得出当前加热阶段的加热功率；采用所得出的加热功率控制加热部件对待加热物质进行加热；
进一步地，处理模块利用公式获得当前加热阶段所对应的加热功率，其中Wi为第i加热阶段的加热功率、Ch为待加热物质在与离当前加热阶段时间最近的非保温加热阶段内的比热容、m为待加热物质的质量、ΔTi为第i加热阶段完成时的预设温度时间曲线上的目标温度与第i-1加热阶段结束时的待加热物质实际温度之间的温度变化量、Δti为第i加热阶段的预设温度时间曲线所对应的加热时间；
进一步地，
在对待加热物质进行加热的某一加热阶段中，所述处理模块实时获取当前时刻所对应的预设温度时间曲线上的目标温度与待加热物质实际温度的差值，并当差值超过第一预设阈值时重新计算待加热物质在当前时刻之前一定时间内的比热容，并采用该比热容，结合预设温度时间曲线上本次加热阶段剩余加热时间，以及预设温度时间曲线上本次加热阶段完成时的目标温度与当前时刻待加热物质实际温度的差值，来得出加热功率，控制加热部件利用该加热功率对待加热物质进行加热；
进一步地，所述处理模块在保温加热阶段或在待加热物质达到最终设定的目标温度后，计算待加热物质在单位时间内的热量损失，并得出能够补充所述热量损失的加热功率，并控制加热部件采用该加热功率对待加热物质加热；
进一步地，
在通过能够补充所述热量损失的加热功率进行加热的过程中，所述处理模块实时获取最终设定的目标温度与待加热物质当前温度的差值，并当差值超过第一预设阈值时重新计算待加热物质在单位时间内的热量损失，以及能够补充该热量损失的加热功率，并控制加热部件以重新计算的加热功率对待加热物质加热；
所述输入模块还用于设定待加热物质的目标温度和加热功率；所述处理模块还用于得出采用设定的加热功率将待加热物质加热至所述目标温度所需的加热时间，并控制加热部件采用设定的加热功率对待加热物质加热所述所需的加热时间；
所述加热器还包括对所述所需的加热时间进行提示的提示模块。
由于采用了上述技术方案，本发明提供的加热方法及其加热器，首先通过短时间的测试加热，测定所需加热内容物对应预设时间的比热容，根据对预设温度时间曲线划分不同加热阶段后，根据离当前加热阶段时间最近的实际非保温加热阶段的比热容，结合当前加热阶段的预设温度时间曲线，得出对应当前加热阶段的加热功率，并以补充待加热物质热量损失的加热功率进行加热的方式保持待加热物质的温度恒定，避免了常规加热器在运行过程中，通常在达到目标温度时停止加热，而当温度降至预设阈值时再次启动加热，整个过程需要加热器反复的启动停止的问题，同时提高了温度控制的精度，还可以预估出采用设定的加热功率将待加热物质加热至目标温度所需的加热时间，为用户提前知晓加热时间提供便利，本发明实现了在加热过程的不同阶段自动设定合适的加热功率，增强了加热器的智能程度，尤其是在具有多个目标温度和加热时间的复杂需求下，即实现用户预设温度时间曲线下的自动加热，能够根据上一加热过程或加热阶段实现比热容的实时更新和修正，使得加热功率的取值更贴近待加热物质的实际情况，有利于节能，降低了加热器的故障率，延长了加热器的使用寿命。本发明提高了加热器的自动化程度和智能化程度，有利于加热工序流程的标准化，人为因素的减少，将会使得产品质量稳定度提高。同时也简化了加热工序优化的流程，即通过修改预设温度时间曲线便可完成优化。另外在加热的全过程，特别是保温阶段，显著降低了温度的波动幅度，提高了温度控制的精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明加热方法的流程图；
图2是本发明加热器的结构框图；
图3是本发明预设温度时间曲线与待加热物质实际的温度时间曲线的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示的一种加热方法，包括如下步骤：
步骤1：确定待加热物质的质量；
步骤2：采用预设加热功率对待加热物质加热预设时间，获取待加热物质在该预设时间内的温度变化量；
步骤3：根据预设加热功率和预设时间得到待加热物质在该预设时间内吸收的热量；
步骤4：利用比热容公式，结合待加热物质在预设时间内吸收的热量和温度变化量、待加热物质的质量获得待加热物质的比热容；
步骤5：预设温度时间曲线，该温度时间曲线表征待加热物质的不同目标温度与加热时间的对应关系；
步骤6：根据预设温度时间曲线的斜率变化情况确定曲线上的各拐点位置；各拐点将预设温度时间曲线分为不同加热阶段；所述加热阶段包括保温加热阶段和非保温加热阶段；
步骤7：针对各加热阶段执行如下过程：
利用待加热物质在与离当前加热阶段时间最近的非保温加热阶段内实际吸收的热量和温度变化量、待加热物质的质量测定待加热物质的比热容；
根据预设温度时间曲线上对应当前加热阶段的加热时间、预设温度时间曲线上对应当前加热阶段完成时的目标温度与前一加热阶段结束时的待加热物质实际温度之间的温度变化量、结合所测定待加热物质的比热容，得出当前加热阶段的加热功率；
采用所得出的加热功率对待加热物质进行加热；
进一步地，当前加热阶段所对应的加热功率利用公式获得，其中Wi为第i加热阶段的加热功率、Ch为待加热物质在与离当前加热阶段时间最近的非保温加热阶段内的比热容、m为待加热物质的质量、ΔTi为第i加热阶段完成时的预设温度时间曲线上的目标温度与第i-1加热阶段结束时的待加热物质实际温度之间的温度变化量、Δti为第i加热阶段的预设温度时间曲线所对应的加热时间；进一步地，在对待加热物质进行加热的某一加热阶段中，实时获取当前时刻所对应的预设温度时间曲线上的目标温度与待加热物质实际温度的差值，并当差值超过第一预设阈值时重新计算待加热物质在当前时刻之前一定时间内的比热容，并采用该比热容，结合预设温度时间曲线上本次加热阶段剩余加热时间，以及预设温度时间曲线上本次加热阶段完成时的目标温度与当前时刻待加热物质实际温度的差值，来得出加热功率，并利用该加热功率对待加热物质进行加热；进一步地，在保温加热阶段或在待加热物质达到最终设定的目标温度后，计算待加热物质在单位时间内的热量损失，并得出能够补充所述热量损失的加热功率，采用该加热功率对待加热物质加热；进一步地，在通过能够补充所述热量损失的加热功率进行加热的过程中，实时获取最终设定的目标温度与待加热物质当前实际温度的差值，并当差值超过第二预设阈值时重新计算待加热物质在单位时间内的热量损失，以及能够补充该热量损失的加热功率，并利用重新计算的加热功率对待加热物质加热；所述加热方法还包括如下步骤：当设定待加热物质的目标温度和加热功率以后，得出采用设定的加热功率将待加热物质加热至所述目标温度所需的加热时间；采用设定的加热功率对待加热物质加热所需加热时间，并对所需的加热时间进行提示。进一步地，待加热物质在该预设时间内吸收的热量利用公式Q0＝W0*Δt0获得，其中Q0为待加热物质在预设时间内吸收的热量、W0为预设加热功率、Δt0为预设时间；进一步地，步骤4中待加热物质的比热容通过公式C0＝Q0/(m*ΔT0)获得，其中C0为待加热物质对应预设时间的比热容、Q0为待加热物质在该预设时间内吸收的热量、m为待加热物质的质量、ΔT0为待加热物质在该预设时间内的温度变化量；进一步地，步骤7中待加热物质在与离当前加热阶段时间最近的非保温加热阶段内的比热容通过公式Ch＝Qh/(m*ΔTh)获得，其中Ch为待加热物质在与离当前加热阶段时间最近的非保温加热阶段内的比热容、Qh为待加热物质在与离当前加热阶段时间最近的非保温加热阶段内实际吸收的热量、m为待加热物质的质量、ΔTh为待加热物质在与离当前加热阶段时间最近的非保温加热阶段内的温度变化量，其中非保温加热阶段为在当前加热阶段之前实际发生的加热过程；当当前加热阶段为利用拐点划分出的第一加热阶段，则将对应预设时间的比热容作为待加热物质在与离当前加热阶段时间最近的非保温加热阶段内的比热容。
如图2所示的一种加热器，包括放置待加热物质的加热空间和对待加热物质进行加热的加热部件，所述加热器还包括：重量检测模块，用于确定待加热物质的质量；计时模块，用于对加热时间进行计时；温度检测模块，用于检测待加热物质的温度；输入模块，用于输入预设温度时间曲线，该温度时间曲线表征待加热物质的不同目标温度与加热时间的对应关系；连接加热部件、重量检测模块、计时模块、温度检测模块和输入模块的处理模块，所述处理模块用于首先控制加热部件采用预设加热功率对待加热物质加热预设时间，根据计时模块的计时时间和温度检测模块所检测的待加热物质温度获取待加热物质在该预设时间内的温度变化量，根据预设加热功率和加热时间得到待加热物质吸收的热量，利用比热容公式，结合待加热物质在预设时间内吸收的热量和温度变化量、待加热物质的质量获得待加热物质的比热容；所述处理模块还用于根据预设温度时间曲线的斜率变化情况确定曲线上的各拐点位置，各拐点将预设温度时间曲线分为不同加热阶段，所述加热阶段包括保温加热阶段和非保温加热阶段；所述处理模块还用于针对各加热阶段执行如下过程：根据待加热物质在与离当前加热阶段时间最近的非保温加热阶段内实际吸收的热量和温度变化量、待加热物质的质量测定待加热物质的比热容；根据预设温度时间曲线上对应当前加热阶段的加热时间、预设温度时间曲线上对应当前加热阶段完成时的目标温度与前一加热阶段结束时的待加热物质实际温度之间的温度变化量、结合所测定待加热物质的比热容，得出当前加热阶段的加热功率，得出当前加热阶段的加热功率；采用所得出的加热功率控制加热部件对待加热物质进行加热；进一步地，处理模块利用公式获得当前加热阶段所对应的加热功率，其中Wi为第i加热阶段的加热功率、Ch为待加热物质在与离当前加热阶段时间最近的非保温加热阶段内的比热容、m为待加热物质的质量、ΔTi为第i加热阶段完成时的预设温度时间曲线上的目标温度与第i-1加热阶段结束时的待加热物质实际温度之间的温度变化量、Δti为第i加热阶段的预设温度时间曲线所对应的加热时间；进一步地，在对待加热物质进行加热的某一加热阶段中，所述处理模块实时获取当前时刻所对应的预设温度时间曲线上的目标温度与待加热物质实际温度的差值，并当差值超过第一预设阈值时重新计算待加热物质在当前时刻之前一定时间内的比热容，并采用该比热容，结合预设温度时间曲线上本次加热阶段剩余加热时间，以及预设温度时间曲线上本次加热阶段完成时的目标温度与当前时刻待加热物质实际温度的差值，来得出加热功率，控制加热部件利用该加热功率对待加热物质进行加热；进一步地，所述处理模块在保温加热阶段或在待加热物质达到最终设定的目标温度后，计算待加热物质在单位时间内的热量损失，并得出能够补充所述热量损失的加热功率，并控制加热部件采用该加热功率对待加热物质加热；进一步地，在通过能够补充所述热量损失的加热功率进行加热的过程中，所述处理模块实时获取最终设定的目标温度与待加热物质当前温度的差值，并当差值超过第一预设阈值时重新计算待加热物质在单位时间内的热量损失，以及能够补充该热量损失的加热功率，并控制加热部件以重新计算的加热功率对待加热物质加热；所述输入模块还用于设定待加热物质的目标温度和加热功率；所述处理模块还用于得出采用设定的加热功率将待加热物质加热至所述目标温度所需的加热时间，并控制加热部件采用设定的加热功率对待加热物质加热所述所需的加热时间；所述加热器还包括对所述所需的加热时间进行提示的提示模块。进一步地，所述处理模块利用公式Q0＝W0*Δt0获得待加热物质在该预设时间内吸收的热量，其中Q0为待加热物质在预设时间内吸收的热量、W0为预设加热功率、Δt0为预设时间；进一步地，所述处理模块通过公式C0＝Q0/(m*ΔT0)获得待加热物质对应预设时间的比热容，其中C0为待加热物质对应预设时间的比热容、Q0为待加热物质在该预设时间内吸收的热量、m为待加热物质的质量、ΔT0为待加热物质在该预设时间内的温度变化量；进一步地，所述处理模块通过公式Ch＝Qh/(m*ΔTh)获得待加热物质在与离当前加热阶段时间最近的非保温加热阶段内的比热容，其中Ch为待加热物质在与离当前加热阶段时间最近的非保温加热阶段内的比热容、h表示离当前加热阶段时间最近的非保温加热阶段、Qh为待加热物质在与离当前加热阶段时间最近的非保温加热阶段内实际吸收的热量、m为待加热物质的质量、ΔTh为待加热物质在与离当前加热阶段时间最近的非保温加热阶段内的温度变化量，其中非保温加热阶段为在当前加热阶段之前实际发生的加热过程；当当前加热阶段为利用拐点划分出的第一加热阶段，则将对应预设时间的比热容作为待加热物质在与离当前加热阶段时间最近的非保温加热阶段内的比热容。所述处理模块可以为内置微处理器或者通过无线方式与加热器其余组成部分相连接的外置智能终端；待加热物质可以为单一物质，也可以为多种物质的混合物；所述处理模块控制提示模块实现加热时间的相应提示；所述重量检测模块可采用重量传感器；所述温度检测模块可采用温度传感器。
本发明根据预设温度时间曲线划分不同加热阶段后，根据待加热物质在与离当前加热阶段时间最近的非保温加热阶段内的比热容，结合当前加热阶段的预设温度时间曲线，得出对应当前加热阶段的加热功率，如假设根据预设温度时间曲线的斜率变化情况确定曲线上的各拐点位置，各拐点将预设温度时间曲线分为两个不同的加热阶段，分别为第一加热阶段、第二加热阶段，则第一加热阶段的加热功率其中C0为待加热物质对应预设时间的比热容，ΔT1为第一加热阶段完成时的预设温度时间曲线上的目标温度与前一加热阶段结束时的待加热物质实际温度之间的温度变化量、Δt1为第一加热阶段的预设温度时间曲线所对应的加热时间，然后采用对应第一加热阶段的加热功率对待加热物质进行加热，当当前加热阶段为利用拐点划分出的第一加热阶段，则将对应预设时间的加热阶段作为第一加热阶段的前一加热阶段，之后根据第一加热阶段的实际加热过程，利用待加热物质在第一加热阶段内实际吸收的热量、以及待加热物质的质量，来测定比热容C1＝Q1/(m*ΔT1′)，其中C1为待加热物质对应第一加热阶段的比热容，Q1为待加热物质在第一加热阶段内实际吸收的热量，具体通过公式Q1＝W1*Δt1′获得，Δt1′为第一加热阶段的加热时间，ΔT1′为第一加热阶段待加热物质的温度变化量，然后结合第二加热阶段的预设温度时间曲线，得出第二加热阶段完成时的预设温度时间曲线上的目标温度与第一加热阶段结束时的待加热物质实际温度之间的温度变化量ΔT2、以及第二加热阶段的预设温度时间曲线所对应的加热时间Δt2，进而利用公式得出第二加热阶段的加热功率W2；本发明能够根据与当前加热阶段最近的实时非保温加热过程，以及本次加热阶段的预设温度时间曲线数据，实现比热容的实时更新和修正，使得加热功率的取值更贴近待加热物质的实际情况。本发明通过短时间的测试加热，测定所需加热内容物对应预设时间的比热容，还可以通过该比热容，获得采用设定的加热功率将待加热物质加热至目标温度所需的加热时间。
假设待加热物质为水，质量为2120g，初始温度20℃，以预设加热功率W0等于800W对水加热预设时间Δt0为30s，加热后水的温度为24.1℃，则获取到待加热物质在预设时间30s内的温度变化量ΔT0为4.1℃，待加热物质在该预设时间内吸收的热量利用公式Q0＝W0*Δt0＝800*30＝24000J得到，进而待加热物质对应预设时间的比热容通过公式C0＝Q0/(m*ΔT0)＝24000/(2120*4.1)＝2.76J/g℃。图3示出了本发明预设温度时间曲线与待加热物质实际的温度时间曲线的示意图，表1示出了本发明预设温度时间曲线上的各数据与待加热物质实际的温度时间曲线上的各数据的示例。如图3和表1所示，根据预设温度时间曲线的斜率变化情况确定曲线上的各拐点位置，其中有两个拐点位置，这两个拐点位置将预设温度时间曲线划分为三个不同的加热阶段，第一加热阶段的斜率为0，待加热物质的温度在3分钟内持续保持37℃(即第一加热阶段为保温加热阶段)，第二加热阶段的斜率为10.75，待加热物质的温度在4分钟内从37℃增加至80℃(即第二加热阶段为非保温加热阶段)，第三加热阶段的斜率为14.25，待加热物质的温度在1分钟内从80℃增加至99℃(即第三加热阶段为非保温加热阶段)，首先针对第一加热阶段，在保温加热阶段或在待加热物质达到最终设定的目标温度后，计算待加热物质在单位时间内的热量损失，并得出能够补充所述热量损失的加热功率，采用该加热功率对待加热物质加热，而第一加热阶段为保温加热阶段，因此需要计算待加热物质在单位时间内的热量损失，取下降至37℃之前120s数据计算，其中温度变化量为0.7℃、比热容为2.76J/g℃，则在单位时间内的热量损失Q＝(2.76*2120*0.7)/120＝34.1J,即加热功率为34.1W，以该功率进行第一段时间温度曲线加热。由于第一加热阶段为保温加热阶段，因此第二加热阶段所对应的加热功率 采用W2对待加热物质进行加热，并在加热过程中，实时获取当前时刻所对应的预设温度时间曲线上的目标温度与待加热物质实际温度的差值，假设加热至7：40时，所述差值超过第一预设阈值，则重新计算待加热物质在当前时刻之前一定时间内的比热容，具体地，计算7：40之前30s的比热容，其中在该30s内的温度变化量为4.8℃，则吸收的热量Q＝1048.3*30＝31449J，该30s所对应的比热容C＝31449/(2120*4.8)＝3.09J/g℃，然后采用该比热容，结合预设温度时间曲线上本次加热阶段剩余加热时间，以及预设温度时间曲线上本次加热阶段完成时的目标温度与当前时刻待加热物质实际温度的差值，来得出加热功率，具体地，结合第二加热阶段剩余加热时间即80s，且温度变化量为80-64.8＝15.2℃，得出加热功率W＝(3.09*2120*15.2)/80＝1244.7W，以该加热功率继续本阶段加热；类似地，计算出第三加热阶段的加热功率并实时监测每一加热时刻所对应的预设温度时间曲线上的目标温度与待加热物质实际温度的差值，待到达终点温度，本次加热过程结束。
本发明还可以得出采用设定的加热功率将待加热物质加热至所述目标温度所需的加热时间，如计算以设定的加热功率800W将待加热物质加热到目标温度37℃所需要的时间△t＝[2.76*2120*(37-24.1)]/800＝94.4s，并对该时间进行提示。
表1.预设温度时间曲线上的各数据与待加热物质实际的温度时间曲线上的各数据的示例。
| 时间(min) | 预设温度(℃) | 实际温度(℃) |
| 0:00 | 20 |
| 0:10 | 21.5 | |
| 0:20 | 22.8 | |
| 0:30 | 24.1 | |
| 0:40 | 25.5 | |
| 0:50 | 26.9 | |
| 1:00 | 28.3 | |
| 1:10 | 29.4 | |
| 1:20 | 30.8 | |
| 1:30 | 32.2 | |
| 1:40 | 33.6 | |
| 1:50 | 35 | |
| 2:00 | 37.0 | 36.4 |
| 2:10 | 37.0 | 37.8 |
| 2:20 | 37.0 | 38.2 |
| 2:30 | 37.0 | 38.1 |
| 2:40 | 37.0 | 38 |
| 2:50 | 37.0 | 37.9 |
| 3:00 | 37.0 | 37.8 |
| 3:10 | 37.0 | 37.8 |
| 3:20 | 37.0 | 37.6 |
| 3:30 | 37.0 | 37.5 |
| 3:40 | 37.0 | 37.4 |
| 3:50 | 37.0 | 37.3 |
| 4:00 | 37.0 | 37.3 |
| 4:10 | 37.0 | 37.1 |
| 4:20 | 37.0 | 37 |
| 4:30 | 37.0 | 36.9 |
| 4:40 | 37.0 | 37 |
| 4:50 | 37.0 | 37 |
| 5:00 | 37.0 | 37.1 |
| 5:10 | 38.8 | 37.9 |
| 5:20 | 40.6 | 40.2 |
| 5:30 | 42.4 | 42.3 |
| 5:40 | 44.2 | 44.1 |
| 5:50 | 46.0 | 45.7 |
| 6:00 | 47.8 | 48.2 |
| 6:10 | 49.6 | 49.3 |
| 6:20 | 51.4 | 51.2 |
| 6:30 | 53.2 | 53 |
| 6:40 | 55.0 | 55.5 |
| 6:50 | 56.8 | 56.7 |
| 7:00 | 58.6 | 58.3 |
| 7:10 | 60.4 | 60 |
| 7:20 | 62.2 | 61.5 |
| 7:30 | 64.0 | 63.1 |
| 7:40 | 65.8 | 64.8 |
| 7:50 | 67.6 | 66.7 |
| 8:00 | 69.4 | 68.6 |
| 8:10 | 71.2 | 70.5 |
| 8:20 | 73.0 | 72.4 |
| 8:30 | 74.8 | 74.3 |
| 8:40 | 76.6 | 76.2 |
| 8:50 | 78.3 | 78.1 |
| 9:00 | 80 | 80 |
| 9:10 | 83.2 | 82.9 |
| 9:20 | 86.3 | 86.1 |
| 9:30 | 89.5 | 89.4 |
| 9:40 | 92.6 | 92.6 |
| 9:50 | 95.8 | 95.2 |
| 10:00 | 99.0 | 99 |
本发明提供的加热方法及其加热器，首先通过短时间的测试加热，测定所需加热内容物对应预设时间的比热容，根据对预设温度时间曲线划分不同加热阶段后，根据离当前加热阶段时间最近的实际非保温加热阶段的比热容，结合当前加热阶段的预设温度时间曲线，得出对应当前加热阶段的加热功率，并以补充待加热物质热量损失的加热功率进行加热的方式保持待加热物质的温度恒定，避免了常规加热器在运行过程中，通常在达到目标温度时停止加热，而当温度降至预设阈值时再次启动加热，整个过程需要加热器反复的启动停止的问题，同时提高了温度控制的精度，还可以预估出采用设定的加热功率将待加热物质加热至目标温度所需的加热时间，为用户提前知晓加热时间提供便利，本发明实现了在加热过程的不同阶段自动设定合适的加热功率，增强了加热器的智能程度，尤其是在具有多个目标温度和加热时间的复杂需求下，即实现用户预设温度时间曲线下的自动加热，能够根据上一加热过程或加热阶段实现比热容的实时更新和修正，使得加热功率的取值更贴近待加热物质的实际情况，有利于节能，降低了加热器的故障率，延长了加热器的使用寿命。本发明提高了加热器的自动化程度和智能化程度，有利于加热工序流程的标准化，人为因素的减少，将会使得产品质量稳定度提高。同时也简化了加热工序优化的流程，即通过修改预设温度时间曲线便可完成优化。另外在加热的全过程，特别是保温阶段，显著降低了温度的波动幅度，提高了温度控制的精度。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种加热方法，其特征在于，所述加热方法包括如下步骤：
步骤1：确定待加热物质的质量；
步骤2：采用预设加热功率对待加热物质加热预设时间，获取待加热物质在该预设时间内的温度变化量；
步骤3：根据预设加热功率和预设时间得到待加热物质在该预设时间内吸收的热量；
步骤4：利用比热容公式，结合待加热物质在预设时间内吸收的热量和温度变化量、待加热物质的质量获得待加热物质的比热容；
步骤5：预设温度时间曲线，该温度时间曲线表征待加热物质的不同目标温度与加热时间的对应关系；
步骤6：根据预设温度时间曲线的斜率变化情况确定曲线上的各拐点位置；各拐点将预设温度时间曲线分为不同加热阶段；所述加热阶段包括保温加热阶段和非保温加热阶段；
步骤7：针对各加热阶段执行如下过程：
利用待加热物质在与离当前加热阶段时间最近的非保温加热阶段内实际吸收的热量和温度变化量、待加热物质的质量测定待加热物质的比热容；
根据预设温度时间曲线上对应当前加热阶段的加热时间、预设温度时间曲线上对应当前加热阶段完成时的目标温度与前一加热阶段结束时的待加热物质实际温度之间的温度变化量、结合所测定待加热物质的比热容，得出当前加热阶段的加热功率；
采用所得出的加热功率对待加热物质进行加热。
2.根据权利要求1所述的加热方法，其特征在于当前加热阶段所对应的加热功率利用公式获得，其中Wi为第i加热阶段的加热功率、Ch为待加热物质在与离当前加热阶段时间最近的非保温加热阶段内的比热容、m为待加热物质的质量、ΔTi为第i加热阶段完成时的预设温度时间曲线上的目标温度与第i-1加热阶段结束时的待加热物质实际温度之间的温度变化量、Δti为第i加热阶段的预设温度时间曲线所对应的加热时间。
3.根据权利要求1所述的加热方法，其特征在于，
在对待加热物质进行加热的某一加热阶段中，实时获取当前时刻所对应的预设温度时间曲线上的目标温度与待加热物质实际温度的差值，并当差值超过第一预设阈值时重新计算待加热物质在当前时刻之前一定时间内的比热容，并采用该比热容，结合预设温度时间曲线上本次加热阶段剩余加热时间，以及预设温度时间曲线上本次加热阶段完成时的目标温度与当前时刻待加热物质实际温度的差值，来得出加热功率，并利用该加热功率对待加热物质进行加热。
4.根据权利要求1所述的加热方法，其特征在于在保温加热阶段或在待加热物质达到最终设定的目标温度后，计算待加热物质在单位时间内的热量损失，并得出能够补充所述热量损失的加热功率，采用该加热功率对待加热物质加热。
5.根据权利要求4所述的加热方法，其特征在于，
在通过能够补充所述热量损失的加热功率进行加热的过程中，实时获取最终设定的目标温度与待加热物质当前实际温度的差值，并当差值超过第二预设阈值时重新计算待加热物质在单位时间内的热量损失，以及能够补充该热量损失的加热功率，并利用重新计算的加热功率对待加热物质加热；
所述加热方法还包括如下步骤：
当设定待加热物质的目标温度和加热功率以后，得出采用设定的加热功率将待加热物质加热至所述目标温度所需的加热时间；
采用设定的加热功率对待加热物质加热所需加热时间，并对所需的加热时间进行提示。
6.一种加热器，包括放置待加热物质的加热空间和对待加热物质进行加热的加热部件，其特征在于，所述加热器还包括：
重量检测模块，用于确定待加热物质的质量；
计时模块，用于对加热时间进行计时；
温度检测模块，用于检测待加热物质的温度；
输入模块，用于输入预设温度时间曲线，该温度时间曲线表征待加热物质的不同目标温度与加热时间的对应关系；
连接加热部件、重量检测模块、计时模块、温度检测模块和输入模块的处理模块，所述处理模块用于首先控制加热部件采用预设加热功率对待加热物质加热预设时间，根据计时模块的计时时间和温度检测模块所检测的待加热物质温度获取待加热物质在该预设时间内的温度变化量，根据预设加热功率和加热时间得到待加热物质吸收的热量，利用比热容公式，结合待加热物质在预设时间内吸收的热量和温度变化量、待加热物质的质量获得待加热物质的比热容；所述处理模块还用于根据预设温度时间曲线的斜率变化情况确定曲线上的各拐点位置，各拐点将预设温度时间曲线分为不同加热阶段，所述加热阶段包括保温加热阶段和非保温加热阶段；所述处理模块还用于针对各加热阶段执行如下过程：根据待加热物质在与离当前加热阶段时间最近的非保温加热阶段内实际吸收的热量和温度变化量、待加热物质的质量测定待加热物质的比热容；根据预设温度时间曲线上对应当前加热阶段的加热时间、预设温度时间曲线上对应当前加热阶段完成时的目标温度与前一加热阶段结束时的待加热物质实际温度之间的温度变化量、结合所测定待加热物质的比热容，得出当前加热阶段的加热功率，得出当前加热阶段的加热功率；采用所得出的加热功率控制加热部件对待加热物质进行加热。
7.根据权利要求6所述的加热器，其特征在于处理模块利用公式获得当前加热阶段所对应的加热功率，其中Wi为第i加热阶段的加热功率、Ch为待加热物质在与离当前加热阶段时间最近的非保温加热阶段内的比热容、m为待加热物质的质量、ΔTi为第i加热阶段完成时的预设温度时间曲线上的目标温度与第i-1加热阶段结束时的待加热物质实际温度之间的温度变化量、Δti为第i加热阶段的预设温度时间曲线所对应的加热时间。
8.根据权利要求6所述的加热器，其特征在于，
在对待加热物质进行加热的某一加热阶段中，所述处理模块实时获取当前时刻所对应的预设温度时间曲线上的目标温度与待加热物质实际温度的差值，并当差值超过第一预设阈值时重新计算待加热物质在当前时刻之前一定时间内的比热容，并采用该比热容，结合预设温度时间曲线上本次加热阶段剩余加热时间，以及预设温度时间曲线上本次加热阶段完成时的目标温度与当前时刻待加热物质实际温度的差值，来得出加热功率，控制加热部件利用该加热功率对待加热物质进行加热。
9.根据权利要求6所述的加热器，其特征在于所述处理模块在保温加热阶段或在待加热物质达到最终设定的目标温度后，计算待加热物质在单位时间内的热量损失，并得出能够补充所述热量损失的加热功率，并控制加热部件采用该加热功率对待加热物质加热。
10.根据权利要求9所述的加热器，其特征在于，
在通过能够补充所述热量损失的加热功率进行加热的过程中，所述处理模块实时获取最终设定的目标温度与待加热物质当前温度的差值，并当差值超过第一预设阈值时重新计算待加热物质在单位时间内的热量损失，以及能够补充该热量损失的加热功率，并控制加热部件以重新计算的加热功率对待加热物质加热；
所述输入模块还用于设定待加热物质的目标温度和加热功率；所述处理模块还用于得出采用设定的加热功率将待加热物质加热至所述目标温度所需的加热时间，并控制加热部件采用设定的加热功率对待加热物质加热所述所需的加热时间；
所述加热器还包括对所述所需的加热时间进行提示的提示模块。
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