烟丝在气流烘丝过程中流动稳定性的预测方法与流程

本发明涉及卷烟，具体涉及烟丝在气流烘丝过程中流动稳定性的预测方法。

背景技术：

1、烟丝气流烘丝工艺过程属于典型的气固两相流动与传热传质科学问题。其中，烟丝属于植物类多孔介质，具有细长柔性丝状颗粒特征，烟丝在气体上行中由于来料状况、风速、气料比等参数的不同，烟丝本身的受力、扰动变形的流态化行为较为复杂，涉及到多相流体动力学、统计力学、流变学、湍流理论、多体动力学等多个方面。且烟丝为细长柔性丝状颗粒，形状细长、柔软、易绕曲变形；非各向同性，它们的受力、转动和取向分布复杂，增加了烟丝流动稳定性研究的难度。另外，气流干燥即高温快速干燥，可改善烟丝品质，提高烟丝填充值，降低烟丝碎丝率，在叶组配方中也可用于调节和控制焦油、一氧化碳及nnk等有害物质的释放量，是行业内普遍应用的一种干燥方式。气流干燥设备种类较多，行业内普遍应用的主要有hxd、hdt、sh9等干燥设备，不同类型的干燥设备在控制方式上具有一定差别，但在干燥原理上相同，均是烟丝和热风在接触过程中通过高温快速脱除水分的过程，即烟丝和热风形成的气固两相流，在干燥管中进行热质传递的过程。然而，由于高温气流的影响，使得现有的气流干燥提升管管壁采用非透明材料，现场操作人员无法实时监测烟丝在干燥设备内的流动稳定性，从而影响气流烘丝过程的干燥效率、大大降低能源利用率。

2、基于此，需要提供一种烟丝在气流烘丝过程中流动稳定性的预测方法，以便能够实时监测和预判烟丝在气流烘丝工序环节的流动稳定性。

技术实现思路

1、气流烘丝是卷烟工艺流程中非常关键的工序之一，通常烟丝在气流干燥管内处于高温密闭热环境，内部气(气流)-固(烟丝)两相流动过程极其复杂，无法实现实时监测烟丝在气流烘丝过程中流动的稳定性。为了解决现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种用于不同工艺操作条件下烟丝在气流烘丝过程中流动稳定性的预测方法。

2、本发明通过如下技术方案实现。

3、本发明提供一种烟丝在气流烘丝过程中流动稳定性的预测方法，在烟丝和气流存在的气固两相流动环境中，设置n个压力测点，测定各压力测点的压力值，分别计算各个相邻压力测点间压力差δp，再计算各压力差之间的相对标准偏差值，根据相对标准偏差值预测流动稳定性。

4、进一步，所述n个压力测点中，n＝5～8。

5、进一步，所述n个压力测点等距布置。

6、进一步，所述各压力测点的压力值通过压力表监测，并经过压力传感器传输数据。

7、进一步，所述根据相对标准偏差值预测流动稳定性的方法，是指当该相对标准偏差值≤10％时，判定在该工艺操作参数下，烟丝在气固两相流动环境中流动稳定，当该相对标准偏差值＞10％时，判定在该工艺操作参数下，烟丝在气固两相流动环境中流动不稳定。

8、本发明还提供一种具体的烟丝在气流烘丝过程中流动稳定性的预测方法，包括以下步骤：

9、步骤1、风机(1)开启，压力传感器(11)和计算机(12)开启，气流流经缓冲罐(2)和气体布风板(5)进入密闭干燥提升管(6)，通过调节流量调节阀(4)控制气体流量，利用转子流量计(3)实时监测气体流量；

10、步骤2、烟丝从进料罐(13)经进料管(14)进入密闭干燥提升管(6)，在密闭干燥提升管(6)内形成气固两相流动系统，干燥后的烟丝和气流经旋风分离器(7)进行气固分离，气流从旋风分离器(7)上部流出，烟丝从旋风分离器(7)底部流出，进入储料仓(9)；

11、步骤3、n个压力测点(10)等距布置在密闭干燥提升管(6)一侧，通过连接压力表实时监测密闭干燥提升管(6)内压力变化情况，经压力传感器(11)将数据传输至计算机(12)中；

12、步骤4、通过记录各个相邻压力测点(10)处压力，将各个压力测点(10)的压力值从下往上以此记录为p1、p2、p3、…、pn；

13、步骤5、分别计算各个相邻压力测点(10)间压力差，并记录为δp1-2、δp2-3、δp3-4、…、δpn-1-n；

14、步骤6、通过比较δp1-2、δp2-3、δp3-4、…、δpn-1-n之间的相对标准偏差值的大小判断密闭干燥提升管(6)内烟丝流动的稳定性；当相对标准偏差值≤10％，可判定在该工艺操作参数下，烟丝在密闭干燥提升管(6)内流动稳定，反之，则认为烟丝在密闭干燥提升管(6)内流动不稳定。

15、本发明所述各个相邻压力测点间压力差，例如δp1-2差表达式为δp1-2＝|p1-p2|，δp1-2、δp2-3、δp3-4、…、δpn-1-n之间的压力差则以此类推。

16、根据公式

17、其中：δp为相邻两压力测点之间的压力差；

18、l为压力测点的间距；

19、ε为床层空隙率；

20、ρp为烟丝密度；

21、ρ为气流密度；

22、m为烟丝质量；

23、g为重力加速度；

24、a为提升管截面积。

25、当密闭干燥提升管内气(气流)-固(烟丝)两相处于稳定流动状态时，相邻两压力测点之间的压差δp与压力测点的间距l、床层空隙率ε、烟丝密度ρp和气流密度ρ相关；当压力测点的间距不变，且两个测点间压力差不变，则可认为该床层内空隙率稳定，由此可以判断烟丝流动状态稳定。

26、和现有技术相比，本发明具有如下显著优点：

27、1、可以有效预测烟丝在气流烘丝高温密闭环境中的流动稳定性，在很大程度上实现“黑箱环境”可视化。

28、2、测量精确度高，易操作、数据处理简单，非常适合卷烟工艺生产线实时监测和预判烟丝在气流烘丝工序环节的流动稳定性。

技术特征：

1.烟丝在气流烘丝过程中流动稳定性的预测方法，其特征在于，在烟丝和气流存在的气固两相流动环境中，设置n个压力测点，测定各压力测点的压力值，分别计算各个相邻压力测点间压力差δp，再计算各压力差之间的相对标准偏差值，根据相对标准偏差值预测流动稳定性。

2.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，所述n个压力测点中，n＝5～8。

3.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，所述n个压力测点等距布置。

4.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，所述各压力测点的压力值通过压力表监测，并经过压力传感器传输数据。

5.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，所述根据相对标准偏差值预测流动稳定性的方法，是指当该相对标准偏差值≤10％时，判定在该工艺操作参数下，烟丝在气固两相流动环境中流动稳定，当该相对标准偏差值＞10％时，判定在该工艺操作参数下，烟丝在气固两相流动环境中流动不稳定。

6.根据权利要求1-5任一项所述的预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及烟丝在气流烘丝过程中流动稳定性的预测方法，具体为在烟丝和气流存在的气固两相流动环境中，设置n个压力测点，测定各压力测点的压力值，分别计算各个相邻压力测点间压力差Δp，再计算各压力差之间的相对标准偏差值，根据相对标准偏差值预测流动稳定性，以此预测气(气流)‑固(烟丝)两相在密闭干燥提升管内的流动情况。本发明不仅可以有效预测烟丝在气流烘丝高温密闭环境中的流动稳定性，在很大程度上实现“黑箱环境”可视化；而且该方法测量精确度高，易操作、数据处理简单，非常适合卷烟工艺生产线实时监测和预判烟丝在气流烘丝工序环节的流动稳定性。

技术研发人员：许冰洋,张军,黄春杨,杨俊杰,周会舜
受保护的技术使用者：江西中烟工业有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8