卷煙燃吸過程溫度分布的檢測與表征.pdf

1、卷煙的燃吸溫度分布是研究卷煙燃燒機理和煙氣成分生成機制的基礎，為了解決前人研究中存在的一些關鍵問題，本文建立了卷煙燃吸溫度分布的檢測與表征方法，主要包括以下幾個方面：為了提高了檢測設備的自動化程度及溫度數(shù)據(jù)的處理效率，本論文完善了卷煙燃吸溫度分布檢測系統(tǒng)，主要包括：在熱電偶插入前利用卷煙預打孔裝置進行打孔，有效解決了熱電偶易折損、卷煙易變形問題；利用紅外定位器和螺旋測微器進位裝置對熱電偶進行定位，有效解決了熱電偶的軸向與徑向精確定位問題

2、；將熱電偶模塊化，可減少對熱電偶的操作，有利于提高熱電偶使用壽命：保證熱電偶之間的相對位置保持不變，有利于提高實驗的重復性；通過負壓聯(lián)動機制使溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與吸煙機聯(lián)用，吸煙機抽吸時產(chǎn)生負壓，激活溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，使抽吸與數(shù)據(jù)采集同步進行，降低人為因素影響；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)工作穩(wěn)定，數(shù)采頻率、數(shù)采時刻等可靈活設置，可以滿足不同的實驗需求；數(shù)據(jù)前處理系統(tǒng)可對溫度數(shù)據(jù)進行前處理；數(shù)據(jù)插值系統(tǒng)可對溫度數(shù)據(jù)進行插值計算，可以觀察到卷煙燃燒錐內(nèi)部溫

3、度分布的動態(tài)變化，并可通過進一步對溫度分布的數(shù)字化分析得到對應區(qū)域的面積、體積信息。
　　 本論文建立了卷煙燃吸溫度分布的檢測方法，主要包括：確定了卷煙溫度分布檢測點的位置，軸向位置為距離卷煙點燃端22～36mm，熱電偶間距為2mm，徑向位置為將卷煙直徑方向等分為9個梯度，由于卷煙沿自身中軸線對稱，實際檢測時只需檢測由卷煙表面至中軸線的5個梯度，其余部分用和它對稱部分的溫度數(shù)據(jù)，如此可得到72個網(wǎng)格點的溫度數(shù)據(jù)，進一步插值計算可

4、得到卷煙的溫度分布；以溫度為基準確定抽吸時刻，有效解決了燃燒線法帶來的靈敏度較低且抽吸時刻不易判斷的問題：確定了實驗重復次數(shù)為4次，此時，檢測結(jié)果的相對標準偏差為4.Og％，小于5％，表明檢測結(jié)果的重復性良好。
　　 本論文建立了卷煙燃吸溫度數(shù)據(jù)的前處理方法，主要包括：對于靜燃過程，利用費馬點平移法對溫度數(shù)據(jù)進行預處理，有效提高了溫度曲線的重合度，解決了溫度數(shù)據(jù)離散程度較大的問題(RSD=0.08)，插值分析結(jié)果表明，費馬點平移

5、法將平均相對誤差由直接平均法的15.40％降低至9.86％；對于抽吸過程，利用定值平移平均法對溫度數(shù)據(jù)進行預處理，此方法是針對以溫度為基準確定抽吸時刻的檢測方法而建立的，有效解決了溫度曲線的抽吸峰在時間軸上的偏移問題。
　　 本論文確定了卷煙燃吸溫度分布的表征方法：確定了溫度分布的最優(yōu)插值方法，不同的空間插值方法適用于不同檢測點數(shù)量及數(shù)據(jù)空間變化特性，對于卷煙的燃吸溫度分布，克里格插值法最為適用，所得溫度分布曲線平滑，插值精度較

6、高，平均相對誤差為9.86％；豐富了溫度分布的分析手段，對溫度分布圖進行數(shù)字化分析，提取了特征溫度區(qū)域的面積信息，并在此基礎上進一步計算得到其體積信息，更能夠真實反映卷煙燃燒錐內(nèi)部的溫度分布情況，為深入開展卷煙的燃燒機理及煙氣成分生成機制研究提供數(shù)據(jù)支持。
　　 另外，本論文分析了不同因素對卷煙燃吸溫度分布的影響：對于不同助燃劑含量卷煙，助燃劑含量的增加有助于提高200t以上溫度區(qū)域的總體體積，但其對于700℃以上最高溫度區(qū)域影

7、響規(guī)律不明顯；對于不同含水率卷煙，隨著含水率的增加，200℃以上溫度區(qū)域的總體體積呈減小趨勢；對于不同透氣度卷煙，隨著卷煙紙透氣度的增加，200℃以上溫度區(qū)域的總體體積呈增大趨勢,500℃以上溫度區(qū)域體積呈先增大后減小趨勢；抽吸前各溫度區(qū)域的體積基本不變，抽吸過程中各溫度區(qū)域的體積表現(xiàn)不同，對于200～400℃溫度區(qū)域，抽吸時其體積迅速減小，之后逐漸增加并趨于平穩(wěn)，對于400～700℃溫度區(qū)域，抽吸時其體積迅速增加，之后逐漸減小并趨于平