滾筒烘絲設(shè)備中煙絲軸向含水率分布與可控工藝參數(shù)關(guān)系研究.pdf

1、滾筒烘絲是卷煙制絲過程中廣泛采用的關(guān)鍵干燥工序,在滾筒內(nèi)通過筒壁和氣流的供熱脫除煙絲中水分,使煙絲充分松散,并產(chǎn)生一定卷曲,增加煙絲的填充能力,滿足后續(xù)工藝的要求。烘絲機的筒壁溫度、熱風(fēng)溫度、熱風(fēng)風(fēng)量和熱風(fēng)濕度等工藝參數(shù)都會影響烘絲后煙絲的內(nèi)在質(zhì)量和外在質(zhì)量,因此,研究可控工藝參數(shù)與烘絲過程中煙絲含水率分布之間的關(guān)系,對滾筒烘絲過程的優(yōu)化和提升烘絲設(shè)備的過程控制能力具有一定指導(dǎo)意義。
　　本課題利用自行設(shè)計的試驗設(shè)備研究滾筒烘絲過

2、程中煙絲的運動過程和干燥特性,將煙絲干燥過程引起的煙絲特性變化對煙絲運動過程的影響加以充分考慮。利用煙絲運動模型和干燥動力學(xué)模型的耦合,在每一個控制單元中建立差分方程組,運用MATLAB軟件對差分方程組進行數(shù)值計算,模擬烘絲單元煙絲含水率和停留時間的變化過程。具體研究內(nèi)容如下:
　　1.利用滾筒傳輸特性測試平臺,分別考察不同滾筒轉(zhuǎn)速、傾角、筒內(nèi)氣速、加料速率和含水率條件下煙絲在滾筒內(nèi)停留時間的變化規(guī)律,基于經(jīng)典Friedman-M

3、arshall模型,引入含水率對模型進行修正,建立用于預(yù)測滾筒內(nèi)煙絲停留時間的運動模型,并對所建立的經(jīng)驗?zāi)Ｐ瓦M行驗證。
　　研究結(jié)果表明:
　　(1)當(dāng)煙絲含水率一定,滾筒內(nèi)無氣流通過時,煙絲在滾筒內(nèi)的平均停留時間隨滾筒轉(zhuǎn)速、傾角的增大而增加,與煙絲的質(zhì)量流量無關(guān);當(dāng)滾筒內(nèi)有氣流通過時,停留時間隨氣速的增大而減少,隨煙絲質(zhì)量流量的增大而增加;
　　(2)當(dāng)滾筒操作條件一定時,煙絲含水率對平均停留時間影響顯著,煙絲在滾筒

4、內(nèi)的停留時間隨含水率的增大而增加;
　　(3)在傳統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)停留時間預(yù)測模型中引入含水率作為修正系數(shù)后,停留時間模型預(yù)測值與試驗值偏差降低,模型精度得到提高。
　　2.為表征干燥過程煙絲含水率隨停留時間的變化,利用一套自行設(shè)計批式滾筒模擬工業(yè)設(shè)備中的干燥環(huán)境,測定了干燥過程中煙絲含水率變化曲線。通過煙絲批示滾筒干燥動力學(xué)試驗發(fā)現(xiàn):
　　(1)煙絲滾筒干燥試驗研究表明:煙絲干燥過程中水分比下降速率和干燥速率隨著筒壁溫度、熱

5、風(fēng)溫度、滾筒轉(zhuǎn)速以及熱風(fēng)風(fēng)量的增大而加快,隨著熱風(fēng)濕度的增大而減慢;
　　(2)在本課題研究中煙絲的干燥過程只出現(xiàn)降速干燥階段,煙絲是一種多孔毛細(xì)管結(jié)構(gòu)材料,在本課題試驗設(shè)計的含水率范圍內(nèi),干燥過程中煙絲表面和內(nèi)部孔道不斷發(fā)生收縮,未能滿足恒速干燥的條件;
　　(3)選擇14種薄層干燥模型對試驗數(shù)據(jù)進行非線性擬合分析,最終選擇Midilli-Kunck薄層干燥模型來表征滾筒內(nèi)煙絲的干燥過程。
　　3.為更好地認(rèn)識和理解