一種滾筒乾燥過程中菸絲熱物性在線測試裝置和方法
2023-09-18 02:22:55 1
專利名稱：一種滾筒乾燥過程中菸絲熱物性在線測試裝置和方法
技術領域：
本發明屬於菸草加工中菸絲的熱物性測量技術，具體涉及一種滾筒乾燥過程中菸絲熱物性在線測試裝置和方法，可測定菸絲在不同滾筒乾燥條件下(筒壁溫度、滾筒轉速，熱風溫度等條件)乾燥至某一含水率和溫度時的導熱係數、熱擴散係數以及體積熱容等。
背景技術：
菸草的加工涉及一系列的熱加工過程，導熱係數、熱擴散係數、體積熱容等熱物性數據與傳導傳熱過程密切相關，是對熱加工過程進行基礎研究、分析計算和工程設計的關鍵參數。菸草熱物性受到菸草堆積密度、熱流方向、溫度和含水率以及菸草種類等多種因素的影響。菸草的熱物性不同，在生產中採用的加工控制參數也不同。目前菸絲加工過程主要是通過改變工藝參數來改變菸絲的處理環境，處理環境變化將帶來菸草熱物性改變，這將影響加工中的傳質傳熱過程以及在制品加工質量的變化。常規的熱物性測定實驗都是常溫下測定非加工狀態下具有一定含水率的菸絲熱物性，而實際生產中往往需要綜合考慮溫度、含水率對菸絲熱物性的影響，因此，實現在線測量一定含水率及溫度下菸絲的熱物性是非常有必要的。
發明內容
本發明的目的正是基於上述現狀而專門設計的一種滾筒乾燥過程中菸絲熱物性在線測試裝置和方法，利用本發明可以實現在滾筒烘絲機內，對乾燥至某一特定狀態(含水率、溫度)自然堆積狀態下的菸絲進行取樣，並測定熱物性(導熱係數、熱擴散係數和體積熱容等)。測試時間較短，數據穩定性重複性好，同時實驗後的樣品可以隨時取樣，測定含水率。本發明的目的是通過以下技術方案來實現的
本發明的滾筒乾燥過程中菸絲熱物性在線測試裝置，適於安裝在小型滾筒乾燥裝置中使用，包括菸絲取樣單元、熱物性測試單元、在線溫度測量單元；所述菸絲取樣單元由菸絲取樣容器、與該容器連接在一起的柱狀管以及設置在這兩者連接處的固定擋板組成，柱狀管另一端連接在立架上；所述熱物性測試單元由依次通過檢測導線連接的檢測探頭、熱物性分析儀、電腦及軟體構成，檢測探頭設置在菸絲取樣容器中並通過固定件固定；所述在線溫度測量單元由溫度傳感器和與溫度傳感器通過補償導線連接的溫度記錄儀構成，溫度傳感器設置在菸絲取樣容器中。柱狀管通過卡槽與立架相連接，柱狀管的上下位置通過卡槽在立架的固定位置上 下調整。本發明所用的溫度傳感器為熱電偶。菸絲取樣容器和固定擋板均由絕熱材料製成，以適應滾筒中的高溫環境。
本發明的在線測試方法為通過菸絲取樣單元對乾燥至某一特定狀態(含水率、溫度)自然堆積狀態下的菸絲進行取樣，並利用熱物性測試單元測定菸絲的導熱係數、熱擴散係數和體積熱容。具體測試過程如下開啟熱物性分析儀預熱I小時，同時調整小型滾筒乾燥裝置至設定工藝條件，將一定量一定含水率的菸絲放入小型滾筒乾燥裝置中，對菸絲處理一定的時間後，放入該發明裝置，對樣品在線取樣，同時開啟溫度檢測單元檢測和記錄菸絲的溫度數據T，經IOs左右，取樣容器中充滿被測菸絲樣品。此時開啟預熱好的熱物性分析儀，測定菸絲的熱物性，測試完成通過集成的分析軟體得到菸絲的導熱係數、熱擴散係數和體積熱容。檢測結束後，移出被測樣品稱重，計算鬆散堆積狀態下被測菸絲的堆積密度Pp，同時取樣，利用烘箱法檢測該樣品的含水率M。熱物性分析儀檢測得到的熱物性數據(導熱係數、熱擴散係數和體積熱容)，即為在一定的溫度T、含水率M和堆積密度Pp的在線數據。本發明相比現有技術具有如下優點
(I)可以在線測定自然堆積狀態下菸絲溫度、導熱係數、熱擴散係數以及體積熱容。(2)測試時間較短，數據重複性及穩定性好。
圖I本發明測定裝置結構示意圖
圖I中I是菸絲取樣容器，2是探頭，3是探頭固定件，4是探頭及導線固定架，5是熱電偶，6是柱狀管，7是檢測導線，8是卡槽，9是溫度記錄儀，10是高度旋紐，11是立架，12是底座，13是滾筒內抄板，14是菸草複合傳熱式小型滾筒乾燥裝置的滾筒，15是熱物性分析儀，16是電腦及軟體，17是固定擋板。
具體實施例方式本發明以下結合附圖做進一步描述
如圖所示本發明的滾筒乾燥過程中菸絲熱物性在線測試裝置，適於安裝在小型滾筒乾燥裝置中使用，包括菸絲取樣單元、熱物性測試單元、在線溫度測量單元；所述菸絲取樣單元由菸絲取樣容器(I)、與該容器連接在一起的柱狀管(6)以及設置在這兩者連接處的固定擋板(17)組成，柱狀管(6)另一端通過卡槽(8)與立架(11)相連接，柱狀管的上下位置通過卡槽在立架(11)的固定位置上下調整。所述熱物性測試單元由依次通過檢測導線
(7)連接的檢測探頭(2)、熱物性分析儀(15)、電腦及軟體(16)構成，檢測探頭(2)設置在菸絲取樣容器(I)中並通過固定件(3)固定；所述在線溫度測量單元由溫度傳感器(即熱電偶5)和與溫度傳感器通過補償導線連接的溫度記錄儀(9)構成，溫度傳感器設置在菸絲取樣容器中。 具體結構組成及連接過程如下
菸絲取樣單元是由菸絲取樣容器(I)、穿裝檢測導線(7)的柱狀管(6)和其連接處的固定擋板(17 )組成，柱狀管(6 )另一端通過卡槽(8 )與立架(11)相連接，柱狀管(6 )的上下位置通過卡槽在立架的固定位置上下調整。熱物性測試單元是由在菸絲取樣容器中心位置設置檢測探頭(2)、檢測導線(7)、熱物性分析儀(15)、電腦及相關軟體(16)等組成，探頭(2)通過固定件(3)固定，其中檢測探頭(2)通過檢測導線(7)與熱物性分析儀(15)連接，檢測導線(7)經探頭及導線固定架(3)後通過柱狀管(6)、卡槽(8)及立架(11)後連接至熱物性分析儀(15)上，熱物性分析儀檢測信號通過數據連接線連接電腦對數據進行分析後得到檢測結果。在線溫度測量單元是由固定於菸絲取樣容器(I)中的帶有補償導線的熱電偶(5)與溫度記錄儀(9)組成。本發明以下結合具體實例將檢測過程及結果詳述如下
開啟熱常數分析儀預熱I小時，同時調整小型滾筒乾燥裝置至滾筒壁溫120°c，熱風溫度 130 ，轉速 9rpm 後，將 500 g± ο
g，溼基含水率22% ± 0.5%的菸絲放入小型滾筒乾燥裝置中，對菸絲處理6』18』』後，放入該發明裝置，對樣品在線取樣，同時開啟溫度檢測裝置檢測和記錄取樣裝置中菸絲的溫度數據T，經20s左右，取樣裝置中充滿被測菸絲樣品。此時開啟預熱好的熱物性分析儀(15)，測定菸絲的熱物性，測試完成通過電腦及相關軟體(16)得到菸絲的導熱係數、熱擴散係數和體積熱容。檢測結束後，移出被測樣品稱重，計算鬆散堆積狀態下被測菸絲的堆積密度Pp，同時取樣，利用烘箱法檢測該樣品的含水率Μ。熱物性分析儀檢測得到的熱物性數據(導熱係數、熱擴散係數和體積熱容)，即為在一定的溫度Τ、含水率M和堆積密度Pp的在線數據。將該實施例在滾筒壁溫120°C，熱風溫度130°C，轉速9rpm下重複5次，結果如表I所示。表I菸絲含水率為12. 5%時菸絲含水率、溫度、堆積密度、熱物性
權利要求
1.一種滾筒乾燥過程中菸絲熱物性在線測試裝置，其特徵在於該在線測試裝置適於安裝在小型滾筒乾燥裝置中使用，包括菸絲取樣單元、熱物性測試單元、在線溫度測量單元；所述菸絲取樣單元由菸絲取樣容器、與該容器連接在一起的柱狀管以及設置在這兩者連接處的固定擋板組成，柱狀管另一端連接在立架上；所述熱物性測試單元由依次通過檢測導線連接的檢測探頭、熱物性分析儀、電腦及軟體構成，檢測探頭設置在菸絲取樣容器中並通過固定件固定；所述在線溫度測量單元由溫度傳感器和與溫度傳感器通過補償導線連接的溫度記錄儀構成，溫度傳感器設置在菸絲取樣容器中。
2.根據權利要求I所述的滾筒乾燥過程中菸絲熱物性在線測試裝置，其特徵在於柱狀管通過卡槽與立架相連接，柱狀管的上下位置通過卡槽在立架的固定位置上下調整。
3.根據權利要求I所述的滾筒乾燥過程中菸絲熱物性在線測試裝置，其特徵在於溫度傳感器為熱電偶。
4.根據權利要求I所述的滾筒乾燥過程中菸絲熱物性在線測試裝置，其特徵在於菸絲取樣容器和固定擋板均由絕熱材料製成。
5.一種利用權利要求I中的在線測試裝置進行測試菸絲熱物性的方法，其特徵在於通過菸絲取樣單元對乾燥至某一特定狀態(含水率、溫度)自然堆積狀態下的菸絲進行取樣，並利用熱物性測試單元測定菸絲的導熱係數、熱擴散係數和體積熱容。
全文摘要
一種滾筒乾燥過程中菸絲熱物性在線測試裝置，其特徵在於該在線測試裝置適於安裝在小型滾筒乾燥裝置中使用，包括菸絲取樣單元、熱物性測試單元、在線溫度測量單元。本發明的在線測試方法是通過菸絲取樣單元對乾燥至某一特定狀態(含水率、溫度)自然堆積狀態下的菸絲進行取樣，並利用熱物性測試單元測定菸絲的導熱係數、熱擴散係數和體積熱容。本發明相比現有技術具有如下優點可以在線測定自然堆積狀態下菸絲溫度、導熱係數、熱擴散係數以及體積熱容。測試時間較短，數據重複性及穩定性好。
文檔編號G01N25/20GK102621178SQ201210060689
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月9日 優先權日2012年3月9日
發明者劉朝賢, 務文濤, 嶽保山, 朱文魁, 朱立平, 李斌, 秦國鑫, 金躍平, 陳良元 申請人:中國菸草總公司鄭州菸草研究院