我要爆炒,电磁炉,电陶炉,天然气,液化石油气总结

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wormite
楼主 (未名空间)

最近自己折腾了一段时间如何换炉灶炒菜,观摩了版上很多大神的文章和争吵,想这里分享一下自己的发现。
几个重要的参数,btu vs KW, efficiency,温度,能量密度,锅气(Wok Hei)
我觉得大多数人忽略了能量密度(KW/m2)的讨论。

这里基本是集中讨论家用(既然在living发文),我们老百姓不是都开餐馆。(开餐馆的结论也很简单,肯定是用气,便宜加上火大,商用炉灶和油烟机)。我的讨论也仅限于家庭budget。

BTU/hr vs KW, efficiency 这两个话题我就不多讨论了,版上各位大神都已经聊过。
我觉得最好的概括文章,实际定量测得网上也有一些权威的了。比如 EPRI的Induction Cooking Technology Design and Assessment。(附件1 https://ibb.co/QvTrSw7 )我自己的结论就是不一定
btu/hr, kw越大越好。且总体上家庭厨灶有极限:
1. 120V的单眼电磁炉,电陶炉,amazon淘的最多就1800W(15AMP)再高了一般也找不到。
2. 用天然气(煤气)的话,家里送气压力低,基本上火焰处于1米/秒的速度,2万btu
也就到头了,为什么,后面我根据能量密度解释.基本上在我的实验里面跟一个
15000btu和1800W电磁炉烧干水的时间没太大区别。
3. 3500W的240V电磁,电陶炉也渐渐普遍了,我最终的解决方案是找一个5000W的240V
,具体稍后讲。

温度,我们最终爆炒讲究的是温度。这里我推荐一下Kenji在seriouseats 上面的文章
:For the Best Stir-Fry, Fire Up the Grill。(附件2 https://ibb.co/SttPFjR )
他最终结论是要想热,用
户外的烧烤就可以迅速回到很高的温度。大家想想其实我们传统的馆子,家里的木炭炉灶,也都是要保持一个高温的炉灶。我想强调的,维持高温的最重要因素不是能量流大小(BTU/hr,KW),而是能量密度 (KW/m2)。再多的热量,平摊到大的面积上(比如
一个传导好的大面积铝锅),温度也不会太高。

下面具体聊能量密度,传热三种方式,辐射,传导,对流
1.天然气和液化石油气
对流:
普通火焰1m/s,尤其家里面不像菜馆,燃气气压低,查一下强制对流系数(附件3 https://ibb.co/sq8cqVq )基
本上是20W/m2.C左右,蓝火火焰一般是1500摄氏度,那么对流传热能量密度是30KW/m2
。这里我提醒一句受热面积越大自然总能量就越大。这也就是为什么餐馆大锅炒菜,高燃气气压的大火头是合适的。
辐射:
火焰自己是一个volumetric radiative source,也就是他并不opaque,我们白天户外
看火焰基本看不到,暗的地方也是基本只看到半透明的火焰。所以火焰本身辐射并不高(这个我没有科学依据,只是感性认识,当初辐射热传导P1 P2模型没学好)。但是火焰周围的炉头,或者炭火,辐射就可
以很高,有多高呢?
红色的木炭温度可以达到900摄氏度,按照黑体辐射:
T_oven = 900+273;
T_wok = 100+273;
power_oven = 5.67e-8*(T_oven^4-T_wok^4)
power_oven = 1.0625e+05
也就是106KW/m2,是刚才对流30KW/m2的3倍。这也就是为什么kenji文章里面说要想温度很高就用户外炭烧。也就是为什么我们传统炉灶烧木头,因为辐射能量密度太高了。
结论就是直接靠火焰的对流换热,能量密度是受燃气压力所限的,家里面不管液化石油气还是天然气压力不高,也就是2万btu封顶,能量密度也不会太高。
另外虽然网上都是说一定要调节进空气量达到蓝色火焰,我注意到橘红色火焰实际在我的实验里面给的热量更大,餐馆里的也是橘红色火焰,谁知道这是不是跟辐射有关系?2.电磁炉,或者电陶炉
1800w的电炉,在一个8英寸的加热范围内:
area = pi*(8*25.4/1000/2)^2;
power_den_induction = 1800*0.77/area
power_den_induction = 4.2739e+04, 也就是大概40KW。
也就是和普通的火焰加热能量密度差不多。
所以如果锅大小不变,唯一的办法就是加大功率。市面上最大的也就是5000W了。也不
过高一倍而已。

结论就是如果你是在家做饭,想要有厨房的方便,清洁,基本上北美就只有找一个大功率的电炉,想办法接220V。(如果炉台区域自带最好,否则找两个不同区的插销座也可以办到的,需要一些简单的电工知识,要不同相)aliexpress上可以找到5000W,走
20amp,注意家里大部分的breaker都是20amp,但是breaker设计20%以上是不会跳闸的。
户外的用液化石油气,我反复实验了gas one的各种液化石油气炉灶,都不理想。推荐 Kenji的视频 https://www.youtube.com/watch?v=cpoSvprBJpE,砸银子吧。

还有一个可以自己在家做的把西式火焰聚拢的小器件,见 https://youtu.be/
bg8syllDtQc?t=136 。我觉得还是很好用的。自己做一个不用多少钱。不推荐买
wokmon。自己做的效果差不多。

最后说到锅气,我觉得室内的话,还是要用火炬,具体见:https://www.seriouseats.com/hei-now-youre-a-wok-star-a-fiery-hack-for-stir-frying-at-home

我自己做的烧干100g水的实验。
% 100 grams of water boiling test
% 14 inches wok
% wokmon top of the grill, 3 min 30 sec
% wokmon below the grill, 4 min 20 sec
% induction cooktop, 3 min 20 sec
% Outdoor propane modified Gas One, 3 min 13 sec.
% 11 inches aluminum pan
% wokmon below the grill, 4 min 0 sec
% induction cooktop, 4 min 20 sec


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wormite

大家可能注意到了我对于电磁炉,电陶炉没有讨论传热,其实很简单,就是两者都是辐射传热,电磁炉是电磁波辐射,电陶炉是热辐射,两者都可以达到很高。尤其值得注意的是在EPRI的文章里电陶炉反而要比电磁炉效率高一点点。热辐射的能量密度能力可见一斑。但是差的太少我就不分开讨论了
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OverCloud

高功率的电磁炉有爆沸模式。功率在4000瓦以上。 那个功率是直接作用在锅底上,让
锅底快速发热。这个爆沸模式太猛了。 比我见过的任何传热模式都要猛。
O
OverCloud

用天然气的炉子,传热瓶颈是气体热传到固体锅上。 受锅的受热面积限制,传热速度
不会太高。电磁炉可以用高功率电磁波直接让锅底发热。 发热速度和电磁波功率有关
。 4000瓦5000瓦的功率可以直接作用在锅底上。
d
dabaojian

那个聚拢的视频太牛逼了

颠覆了我的认知

a
arshun

感谢楼主的专业总结!

J
JSIS

讨论火,不讨论锅?

总有点缺憾。

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lue96500

赞专业,也搞个碗试试
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allienpig

有点意思
其实说到底 就是气体的发射光谱是离散的。
而固体的发射光谱是连续的。
所以固体的 不论是碳 还是电炉 导致 辐射传热的能力 远远大于气体。

但实际上 燃烧碳 只要空气流量足够氧助燃, 那么发热的功率远比几千瓦的电热功率
要大很多

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centralla

我做的聚火盆

【 在 wormite (worms) 的大作中提到: 】
: 最近自己折腾了一段时间如何换炉灶炒菜,观摩了版上很多大神的文章和争吵,想这里
: 分享一下自己的发现。
: 几个重要的参数,btu vs KW, efficiency,温度,能量密度,锅气(Wok Hei)
: 我觉得大多数人忽略了能量密度(KW/m2)的讨论。
: 这里基本是集中讨论家用(既然在living发文),我们老百姓不是都开餐馆。(开餐馆
: 的结论也很简单,肯定是用气,便宜加上火大,商用炉灶和油烟机)。我的讨论也仅限
: 于家庭budget。
: BTU/hr vs KW, efficiency 这两个话题我就不多讨论了,版上各位大神都已经聊过。
: 我觉得最好的概括文章,实际定量测得网上也有一些权威的了。比如 EPRI的
Induction
: Cooking Technology Design and Assessment。(附件1)我自己的结论就是不一定: ...................

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centralla


【 在 wormite (worms) 的大作中提到: 】
: 最近自己折腾了一段时间如何换炉灶炒菜,观摩了版上很多大神的文章和争吵,想这里
: 分享一下自己的发现。
: 几个重要的参数,btu vs KW, efficiency,温度,能量密度,锅气(Wok Hei)
: 我觉得大多数人忽略了能量密度(KW/m2)的讨论。
: 这里基本是集中讨论家用(既然在living发文),我们老百姓不是都开餐馆。(开餐馆
: 的结论也很简单,肯定是用气,便宜加上火大,商用炉灶和油烟机)。我的讨论也仅限
: 于家庭budget。
: BTU/hr vs KW, efficiency 这两个话题我就不多讨论了,版上各位大神都已经聊过。
: 我觉得最好的概括文章,实际定量测得网上也有一些权威的了。比如 EPRI的
Induction
: Cooking Technology Design and Assessment。(附件1)我自己的结论就是不一定: ...................

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wormite

嗯我觉得你这个回答彻底解决了我的问题。
我一直觉得气体温度这么高,黑体辐射的话,按道理应该能量密度很高才对。但是我忘记了高温气体辐射光谱是离散的!(高中化学实验忘记了)这下就可以解释了。

【 在 allienpig (猪 in black) 的大作中提到: 】
: 有点意思
: 其实说到底 就是气体的发射光谱是离散的。
: 而固体的发射光谱是连续的。
: 所以固体的 不论是碳 还是电炉 导致 辐射传热的能力 远远大于气体。
: 但实际上 燃烧碳 只要空气流量足够氧助燃, 那么发热的功率远比几千瓦的电热功率
: 要大很多

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wormite

我刚才浏览不知道为什么看不到图片,所以重新上传了图片到第三方网站,附加了附件的链接。结果等我改完了原文发现图片又可以看到了。无所谓了,算是给还用text
temrinal的兄弟们方便了。 :)
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INDICES


你们会做菜吗?

做了有人吃吗?