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卷烟在燃吸过程中,逐口动态吸阻和通风特征受到卷烟设计参数以及燃烧特征的影响而发生变化。通过研究这些变化,可以进一步了解卷烟的燃烧机制,为卷烟生产设计提供参考。然而,现阶段缺少对卷烟燃吸状态下各种性质的研究,基于此,本文以相同叶组配方卷制的三种圆周卷烟和五种不同滤嘴通风率的卷烟样品为研究对象,在标准ISO抽吸模式下,研究了卷烟在燃吸过程中,逐口动态吸阻、逐口滤嘴通风率、总通风率和逐口燃烧锥温度特征变化。建立了卷烟在逐口燃吸过程中的动态吸阻与通风模型。主要研究内容包括以下几个部分:
(1)建立了卷烟燃吸过程中动态通风特征的逐口检测与表征方法,完善了卷烟逐口燃烧锥温度场的检测方法。建立的动态通风检测方法能够准确表征卷烟燃吸过程中的通风特征,检测结果与综合测试台相比平均相对误差为4.2%。
(2)研究了不同圆周卷烟对逐口动态吸阻、动态通风、燃烧锥特征的影响,结果表明:①卷烟圆周增加(17 mm、20 mm、24 mm),特征温度T0.5减小,综合造成卷烟动态吸阻减小,燃烧锥的存在使不同圆周卷烟的动态吸阻值分别增加了40.5%、27.3%、13.2%,逐口动态吸阻先降低后增加;②燃烧锥的存在对动态通风量的影响较为明显,使不同圆周卷烟的通风量分别增加了73.0%、61.0%、56.2%;在燃吸过程中,卷烟纸长度的减小、逐口燃烧锥体积和特征温度降低,造成逐口的动态总通风率和滤嘴通风率降低。
(3)不同滤嘴通风率卷烟在燃吸过程中,逐口动态吸阻、动态通风、燃烧锥特征变化结果表明:①滤嘴通风率增加(17%、27%、35%、42%、47%),特征温度T0.5下降,综合造成动态吸阻下降,同时燃烧锥对动态吸阻的影响从21.7%下降到7.0%。②滤嘴通风率增加时,逐口燃烧锥体积和逐口特征温度T0.5先增加后减小。这使空气更容易从燃烧锥部分进入,造成逐口动态总通风率分别下降40.2%、24.6%、18.3%、13.9%、13.3%,动态滤嘴通风率分别下降9.6%、6.5%、4.6%、3.4%、6.7%。
(4)以不同卷烟样品的逐口动态吸阻、通风率、燃烧锥特征为参数,建立卷烟在燃吸状态下的动态吸阻与通风模型,模型相对准确,具有较好的适用性。吸阻的计算值与实验值的平均相对误差为7.4%,滤嘴通风率计算值与实验值的平均相对误差为6.3%,总通风率的模型计算值和实验值的平均相对误差为11.1%,卷烟在燃吸过程中,当滤嘴通风孔和滤嘴后段的吸阻值保持不变时,卷烟的动态滤嘴通风率与动态吸阻值之间呈现出线性关系。
(1)建立了卷烟燃吸过程中动态通风特征的逐口检测与表征方法,完善了卷烟逐口燃烧锥温度场的检测方法。建立的动态通风检测方法能够准确表征卷烟燃吸过程中的通风特征,检测结果与综合测试台相比平均相对误差为4.2%。
(2)研究了不同圆周卷烟对逐口动态吸阻、动态通风、燃烧锥特征的影响,结果表明:①卷烟圆周增加(17 mm、20 mm、24 mm),特征温度T0.5减小,综合造成卷烟动态吸阻减小,燃烧锥的存在使不同圆周卷烟的动态吸阻值分别增加了40.5%、27.3%、13.2%,逐口动态吸阻先降低后增加;②燃烧锥的存在对动态通风量的影响较为明显,使不同圆周卷烟的通风量分别增加了73.0%、61.0%、56.2%;在燃吸过程中,卷烟纸长度的减小、逐口燃烧锥体积和特征温度降低,造成逐口的动态总通风率和滤嘴通风率降低。
(3)不同滤嘴通风率卷烟在燃吸过程中,逐口动态吸阻、动态通风、燃烧锥特征变化结果表明:①滤嘴通风率增加(17%、27%、35%、42%、47%),特征温度T0.5下降,综合造成动态吸阻下降,同时燃烧锥对动态吸阻的影响从21.7%下降到7.0%。②滤嘴通风率增加时,逐口燃烧锥体积和逐口特征温度T0.5先增加后减小。这使空气更容易从燃烧锥部分进入,造成逐口动态总通风率分别下降40.2%、24.6%、18.3%、13.9%、13.3%,动态滤嘴通风率分别下降9.6%、6.5%、4.6%、3.4%、6.7%。
(4)以不同卷烟样品的逐口动态吸阻、通风率、燃烧锥特征为参数,建立卷烟在燃吸状态下的动态吸阻与通风模型,模型相对准确,具有较好的适用性。吸阻的计算值与实验值的平均相对误差为7.4%,滤嘴通风率计算值与实验值的平均相对误差为6.3%,总通风率的模型计算值和实验值的平均相对误差为11.1%,卷烟在燃吸过程中,当滤嘴通风孔和滤嘴后段的吸阻值保持不变时,卷烟的动态滤嘴通风率与动态吸阻值之间呈现出线性关系。