[發明專利]通過優化濾嘴通風率和打孔位置調控濾嘴過濾效率的方法

有效

• 申請號: 201811336132.6
• 申請日: 2018-11-12
• 公開（公告）號: CN109512023B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 王樂;王亞林;張柯;鄧楠;張明建;魯端峰;朱文魁;李斌;王兵
• 申請（專利權）人: 中國煙草總公司鄭州煙草研究院
• 主分類號: A24D3/04
• 分類號: A24D3/04
• 代理公司: 鄭州中民專利代理有限公司 41110
• 代理人: 姜振東

1.通過優化濾嘴通風率和打孔位置調控濾嘴過濾效率的方法，其特征在于：是通過獲得的濾嘴通風率和打孔位置與濾嘴過濾效率之間的函數關系，并利用這兩個參數來調控濾嘴達到最佳的過濾效率，具體方法包括：

a、濾嘴通風率和打孔位置對卷煙過濾效率的影響規律

普通卷煙濾嘴即不存在通風孔，是一個典型的高空隙纖維體，煙氣氣溶膠絕大部分顆粒粒徑分布于0.1～1.0μm之間，遠遠小于濾嘴纖維直徑和纖維之間的空隙，因此，濾嘴的過濾作用可看作是多個單纖維過濾作用的復合結果；則普通濾嘴的過濾效率可以表示為：

式中：

E-卷煙濾嘴過濾效率，

s_cellosilk-單根纖維絲截面積，

l-表示濾嘴的總長度，

R-卷煙濾嘴半徑，

η_cellosilk-單根纖維絲的過濾效率，

-濾嘴空隙率；

而帶有通風孔的卷煙濾嘴與普通卷煙濾嘴對煙氣成分的過濾原理存在差異，卷煙濾嘴被通風孔分為濾嘴前段的長度為l₁和濾嘴后段的長度為l₂；煙氣在濾嘴中的流動過程可以簡化為：煙氣從濾嘴前段進入，通過濾嘴通風孔之后，煙氣主要在濾嘴后段半徑為r的同心圓內流動，此過程前后煙氣濃度不發生變化，流速增大；通過通風孔進入的空氣主要在濾嘴后段半徑為r的同心圓外側流動，且兩者流動速度相等；則卷煙濾嘴通風率η與濾嘴后段煙氣通過面積和空氣通過面積之比的關系為：

式中：

η-卷煙濾嘴通風率；

R-卷煙濾嘴半徑；

r-煙氣在濾嘴后段流過的同心圓半徑；

因此，通風濾嘴考慮通風孔的影響，對過濾效率公式(1)進行修正，表示為：

經過試驗驗證修正系數為濾嘴后段相對長度與濾嘴通風率的函數，即ψ＝(1-ξ)+ξ(1-η)

式中：

ξ-濾嘴后段相對長度，ξ＝l₂/l

η-卷煙濾嘴通風率；

如公式(3)所示，卷煙濾嘴的過濾效率E隨卷煙濾嘴半徑R、濾嘴空隙率濾嘴長度l、濾嘴單絲截面積s_cellosilk和修正系數ψ的變化而變化；對于已經固定規格的卷煙濾嘴，通過優化濾嘴打孔參數η和ξ來調控濾嘴過濾效率實際上是分析修正系數ψ＝(1-ξ)+ξ(1-η)的函數性質，由定義可得ξ和η的取值范圍均為0到1；

從以上修正系數ψ的函數關系可以看出，ψ函數隨濾嘴后段長度比ξ的增大單調減小，隨濾嘴通風率η的增加而單調減小，因為ψ函數并不是雙線性函數，這就給調控濾嘴過濾效率提供了操作空間；

由公式(3)可得，對于兩種不同通風率和打孔位置的相同材料的濾嘴，其過濾效率E與ψ函數之間存在以下關系：

b、利用過濾效率影響規律確定濾嘴結構函數的變化

根據當前通風濾嘴過濾效率E₁與期望調整后的過濾效率E₂，以及現有條件下的計算的修正系數值ψ₁，采用公式(4)計算調控優化后的計算的修正系數值ψ₂；

c、調整濾嘴打孔通風率和打孔位置

利用卷煙濾嘴ψ函數的數值，根據需求調整濾嘴后段相對長度ξ或濾嘴通風率η，使得ψ函數滿足過濾效率調整后的要求。