基于费马点平移原理的卷烟静燃温度数据前处理方法

采用直接平均法得出的静燃温度曲线与实际情况偏差较大,为了解决这一问题,进一步提高卷烟静燃温度曲线的准确性,分别采用最高温平移法和费马点平移法对数据前处理方法进行优化,并从卷烟静燃温度曲线、卷烟燃烧锥内部温度分布曲面和插值结果误差分析3方面对3种数据前处理方法进行了对比。结果表明:最高温平移法解决了直接平均法中出现的最高静燃温度降低的问题,费马点平移法解决了温度数据离散程度较大的问题(RSD=0.08);两种方法获得的燃烧锥内部温度分布图均与实际燃烧情况吻合较好;插值分析结果表明,最高温平移法和费马点平移法分别将平均相对误差由直接平均法的15.40%降低至13.00%和9.86%。     

热电偶法测量卷烟内部动态温度

自行研发了快速微型测温热电偶,对卷烟抽吸和阴燃时燃烧锥纵剖面各个点的气相温度进行了测量,并利用相应软件绘制了温度分布图.根据各个时刻的温度分布图,分析了卷烟抽吸过程中温度的动态变化,并进一步验证了燃烧时空气进入燃烧锥的过程机理.     

ISO和HCI抽吸模式下卷烟燃烧状态与主流烟气成分对比分析

为了解卷烟在不同抽吸模式下的燃烧状态与烟气释放情况,采用微细热电偶法测量了卷烟在ISO标准抽吸模式和加拿大深度抽吸模式(HCI)下连续抽吸两口的温度分布数据,以表征卷烟的燃烧状态,同时分析了主流烟气中焦油、烟碱等化学成分的释放量。结果表明:(1)HCI抽吸模式下,卷烟的燃烧锥体积(V0)、最高温度(Tmax)、特征温度(T0.5)、温度范围(T0.1～T0.9)及燃烧速率相对较大;两种抽吸模式下,抽吸第二口时燃烧锥的体积和最高温度均高于第一口,高温区域所占比例则低于第一口。(2)两种抽吸模式下,燃烧锥内部区域温度均先增大后减小,表面温度则先减小后增大;HCI抽吸模式下,卷烟燃烧锥内部温度和升温速率整体高于ISO模式,表面温度则低于ISO模式。(3)HCI抽吸模式下,卷烟主流烟气的化学成分释放量高于ISO模式,单位质量烟丝释放量是ISO模式下的1.396～3.041倍(邻甲酚除外)。该研究结果可为了解卷烟燃烧过程和机制、优化卷烟设计提供参考。     

基于卷烟温度检测技术的瞬时燃烧速率表征及燃烧锥区域特征分析

为了深入研究卷烟燃吸过程中的燃烧状态特征,提出了基于卷烟温度检测技术的瞬时燃烧速率表征方法,即以燃烧锥特征温度T0.5的移动表征卷烟瞬时燃烧速率;同时根据卷烟燃烧锥气相温度分布特征、传热特点,将燃烧锥划分为烟灰区、烟灰与燃烧过渡区、燃烧区和热解区。结果表明:1以燃烧锥特征温度T_(0.5)的移动情况来表征卷烟瞬时燃烧速率,同时将燃烧温度和燃烧速率关联起来,能够准确地获得卷烟在燃吸过程中烟丝实时参与燃烧反应的量。2构建了卷烟燃烧锥区域划分的约束条件。在约束条件的限定下,获得卷烟燃烧锥各区域在燃吸过程中体积的变化情况,发现随着抽吸的进行,参比卷烟3R4F燃烧锥燃烧区体积呈增大的趋势,而热解区体积则呈减小的趋势。     

卷烟纸罗纹对卷烟燃烧温度和烟气常规成分的影响

为探讨卷烟纸罗纹参数变化对卷烟燃烧温度和烟气常规成分的影响,对不同参数卷烟进行卷烟燃烧锥温度和主流烟气常规成分的测定。结果发现:卷烟纸罗纹形式、罗纹强度和压纹方式对卷烟燃烧温度和卷烟常规烟气成分有不同程度影响;采用无罗纹卷烟纸、浅罗纹卷烟纸、正压卷烟纸的卷烟,其燃烧最高温、抽吸最高温平均温度、抽吸平均温度、阴燃平均温度、峰值平均值较高,烟气CO释放量较低;烟气中焦油、CO与抽吸燃烧锥最高温平均值呈现显著负相关关系。卷烟纸罗纹参数优化设计可改变卷烟燃烧温度,降低主流烟气焦油和CO释放量。      

3种圆周卷烟逐口抽吸燃烧状态的变化规律

为了研究3种圆周卷烟在逐口抽吸过程中燃烧状态的变化情况,设计3种圆周卷烟（17、20、24 mm）,测量卷烟逐口抽吸过程中温度特征参数（燃烧锥体积V0、最高温度Tmax、特征温度T0.5、体积平均温度Tm）的变化,探讨卷烟燃烧锥燃烧状态之间的差异性。实验结果表明：(1)随着卷烟圆周的增加,卷烟燃烧锥体积增加,高温区域所占比例有所降低,而最高温Tmax和体积平均温度Tm差异较小。(2)17和20 mm卷烟在逐口抽吸过程中,燃烧锥体积V0无显著变化,而24 mm卷烟的燃烧锥体积V0在第3口时达到最大,最高温度Tmax没有显著变化;(3)20和24 mm圆周卷烟在逐口抽吸过程中,特征温度T0.5和体积平均温度Tm整体呈下降趋势,而17 mm圆周卷烟在第4口左右有一个明显上升趋势;(4)卷烟温度特征参数的变化率在卷烟的整个抽吸过程中具有较好的一致性,表明造成卷烟逐口抽吸温度特征参数差异的原因主要是抽吸前卷烟燃烧状态的不同。     

烟丝含水率对细支卷烟的影响

考察了烟丝含水率对细支卷烟烟支物理性能、烟支内部烟丝结构分布、烟支静燃速率、抽吸时燃烧锥落头率、卷烟主流烟气释放和感官质量的影响。结果表明,细支卷烟烟丝含水率为11.5%~13.8%,在卷烟单重一致的情况下,烟丝结构分布、卷烟抽吸时燃烧锥落头率以及感官抽吸品质受烟丝含水率影响大。烟丝含水率增大,烟丝抗造碎性能增强,烟支中大尺寸烟丝所占比例增加,烟末减少,卷烟抽吸时燃烧锥落头现象明显减轻;烟丝含水率从11.5%增加到12.9%,燃烧锥落头率可从65%降低至30%。烟丝含水率过高会导致卷烟烟气浓度减小,满足感降低。此外,烟丝含水率增大,细支卷烟的烟支硬度、烟支静燃速率、烟气焦油和烟碱释放量也会发生细微的变化。综上,建议细支卷烟生产过程中烟丝含水率尽量控制在12.5%~12.9%。     

卷烟纸透气度对细支卷烟燃烧状态的影响

为了研究卷烟纸透气度对于细支卷烟燃烧状态的影响,利用实验室自行研制的卷烟燃吸温度分布检测仪对不同卷烟纸透气度的细支卷烟样品(30～80 CU)在燃吸过程中的燃烧状态进行实验分析。结果表明:①随着卷烟纸透气度的增大,细支卷烟未点燃吸阻R_(未点燃)逐渐减小,点燃吸阻R_(点燃)先降低再升高,在透气度为60 CU时发生转折。②抽吸过程中细支卷烟燃烧锥特征温度T0.5均值和燃烧锥体积V均值先减小后增大,最小值出现在60 CU处。③抽吸过程平均燃烧速率随着卷烟纸透气度的增大先减小后增大,在透气度为60 CU时出现转折。④在抽吸过程中,燃烧锥的最高温度(T_(max))最大值随着透气度的增大先上升后降低,在透气度为70 CU时最大。     

卷烟逐口抽吸过程中巴豆醛的递送与分布

为研究卷烟燃烧状态对巴豆醛主流烟气释放量及转移分布的影响,通过改变卷烟纸透气度调控卷烟裂解/蒸馏状态,考察了卷烟样品燃吸时巴豆醛逐口主流烟气释放量、滤嘴截留量、燃烧锥中残留量及其在卷烟不同部位的分布规律。结果表明:①随着抽吸口序的增加,主流烟气中巴豆醛释放量总体上呈上升趋势,但与燃烧锥中巴豆醛残留量无明显相关性;②卷烟逐口燃烧所产生巴豆醛的主流烟气转移率为36%~48%,滤嘴截留率为12%~34%,燃烧锥中残留率为16%~27%,烟丝吸附率低于13%;③卷烟逐口主流烟气中巴豆醛的释放量与卷烟纸透气度无相关性。      

卷烟燃烧锥受力分析与落头倾向检测方法

为了解决目前卷烟产品在消费过程中燃烧锥落头问题,采用旋转法搭建了卷烟燃烧锥落头倾向检测装置,通过卷烟燃烧锥头部在旋转过程中的受力分析,确定了定量描述卷烟燃烧锥落头倾向(HCFP)的影响因素,在此基础上,考察了转速、卷烟燃烧线、转动持续时间等因素对落头倾向的影响,以及卷烟纸助燃剂含量对卷烟燃烧锥落头倾向的影响规律。结果表明:卷烟燃烧锥HCFP值随着转速、燃烧线与点燃端的距离以及转速稳定后持续旋转时间的增加均呈增加的趋势。燃烧锥体积的增加引起了HCFP值的增大,说明该方法能够较好反映卷烟燃烧锥落头倾向指标,检测结果中两次测试最大极差为7.5%。