[發明專利]一種基于溫度質心的卷煙瞬時燃燒速率表征方法

有效

• 申請號: 201810106079.4
• 申請日: 2018-02-02
• 公開（公告）號: CN108279256B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 王樂;王亞林;鄧楠;崔曉夢;魯端峰;張柯;張明建;李斌
• 申請（專利權）人: 中國煙草總公司鄭州煙草研究院
• 主分類號: G01N25/38
• 分類號: G01N25/38
• 代理公司: 鄭州中民專利代理有限公司 41110
• 代理人: 姜振東

一種基于溫度質心的卷煙瞬時燃燒速率表征方法，其特征在于：包括以下具體步驟：a、卷煙樣品制備；b、卷煙內部溫度分布數據的采集；c、卷煙燃燒錐溫度質心的提取；d、卷煙瞬時燃燒速率的計算。本發明的突出特點在于：(1)提供了一種可用于檢測卷煙靜燃和抽吸過程中瞬時燃燒速率的測定方法；(2)提出了溫度質心的概念，且該溫度質心概念物理意義明確，計算簡便、計算結果準確性較高，能夠真實反映燃吸過程中卷煙內部燃燒狀態。

技術領域

本發明涉及一種卷煙燃燒性能的測定方法，具體是一種基于溫度質心的卷煙瞬時燃燒速率表征方法。質心是指物質系統上被認為質量集中于此的一個假想點。本發明將質心計算的加權函數由密度改為溫度，找到卷煙燃燒錐(空間溫度體)中溫度集中于某假想點即溫度質心，以溫度質心的移動來代表燃燒錐的推進，計算燃燒速率。

背景技術

卷煙燃燒速率是影響卷煙抽吸口數、燃燒狀態以及煙氣質量的重要因素。卷煙瞬時燃燒速率是指卷煙在靜燃或抽吸過程中，燃燒線沿卷煙軸向推進的瞬時速度，單位為mm/s。目前關于卷煙燃吸過程中的瞬時燃燒速率的測定方法主要是以卷煙燃燒錐內部溫度為特征溫度T_0.5的點的移動情況來表征卷煙的瞬態燃燒速率，如專利CN106324181A《一種用于卷煙燃吸過程中瞬時燃燒速率的測定方法》。

上述方法的主要缺點是概念特征溫度T_0.5的物理意義不明確，只是認為規定了此物理量而已，且計算繁瑣，本質上還是一種跟蹤特征溫度點的方法。但此專利中所規定的特征溫度點與燃燒速率的關系并不明確，物理意義不清晰，也缺乏相應理論支撐。本發明針對以上問題結合201210060868.1《一種用于卷煙燃吸過程溫度分布的檢測方法》，發明一種卷煙瞬態燃燒速率的測定方法。

發明內容

本發明的目的正是針對上述現有方法存在的問題，提出一種能夠真實反映卷煙燃燒狀態的卷煙瞬時燃燒速率測定方法，該方法概念清晰，物理意義明確，計算簡便且檢測結果準確性較高，能真實反映燃吸過程中卷煙內部的燃燒狀態，且能獲得燃燒錐溫度質心的推進距離，從而得到一次抽吸參與反應的煙絲的量，進而對煙支的燃燒狀態或過程、質量研究提供數據支持。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：本發明的用于卷煙瞬時燃燒速率的測定方法包括以下步驟：

a、卷煙樣品的制備：將樣品單層均勻地放置于溫度為22±2℃，相對濕度為60±5％的環境中，平衡調節水分48h，使用多功能物理性能測試臺測量卷煙樣品的平均質量和平均吸阻，挑選在平均質量±10mg，平均吸阻±49Pa范圍內的合格卷煙樣品，取若干支備用。

b、溫度分布數據的采集：根據專利201210060868.1《一種用于卷煙燃吸過程溫度分布的檢測方法》，將卷煙沿半徑等分為若干個深度梯度，每個深度的軸向設置不低于8個檢測點，等距間隔且不低于2mm，采樣頻率不低于50Hz，以溫度為基準啟動吸煙機抽吸，抽吸模式為ISO標準抽吸。檢測卷煙燃吸過程中氣相溫度分布數據；

c、卷煙燃燒錐溫度質心的提取：對原始溫度分布數據進行差值重構得到更加豐富的溫度場分布信息；以卷煙點燃端為原點，建立柱坐標系(如圖1所示)，求取卷煙燃燒錐的溫度質心的位置。此方法參照物體質心的求解方法，將加權函數密度改為溫度，得到溫度質心坐標。計算公式如下

式中：表示燃燒錐溫度質心的軸向坐標，單位mm；z_i和z表示燃燒錐內單位微元體的軸向坐標，單位mm；T_i和T表示燃燒錐內單位微元體的平均溫度，單位℃；r和r_i表示燃燒錐內單位微元體的徑向坐標，單位mm；m表示燃燒錐內單位微元體在軸向的個數；n表示燃燒錐內單位微元體在徑向的個數；dr和Δr表示燃燒錐內單位微元體的徑向長度，單位mm；Δz和dz表示燃燒錐內單位微元體的軸向長度，單位mm。

d、卷煙瞬時燃燒速率的計算：以卷煙燃燒錐的溫度質心隨抽吸時刻的變化速率表示卷煙瞬時燃燒速率，計算公式如下