CN105301033A - 一种用于模拟加热非燃烧卷烟外热源的实验装置 - Google Patents

Abstract

一种用于模拟加热非燃烧卷烟外热源的实验装置，包括管式加热炉及设置在加热炉下方的用于存储固相热介质的保温样品仓，在管式加热炉的炉膛中穿装有立式加热料管，立式加热料管下端伸出加热炉后直接通入保温样品仓中，在加热料管上部设置有加料器，在位于加热炉内的加热料管下部设置有闭锁机构，且闭锁机构的弹性操纵杆设在加热料管的上端，在保温样品仓上设有加热非燃烧卷烟样品插装孔。利用本发明的实验装置，通过颗粒状固相热介质的加热方式不仅实现了对卷烟样品的快速加热，并有效避免了外热源与卷烟内部温度传感器或烟气采集管路布置之间干扰；并可根据卷烟烟支插入深度的不同非常方便地实现对外周恒温加热与恒温气流加热热源的各自模拟。

Description

一种用于模拟加热非燃烧卷烟外热源的实验装置

技术领域

本发明涉及新型烟草制品领域，具体涉及一种用于模拟加热非燃烧卷烟外热源的实验装置。

背景技术

与传统卷烟相比，加热非燃烧卷烟作为一种新型烟草制品，通过外热源加热卷烟的方式降低了卷烟烟气生成温度，从而避免烟草高温热解燃烧过程的发生，可有效减少主流烟气中有害物质含量以及对人体健康的危害。按外热源类型的不同，目前加热非燃烧卷烟主要包括电加热型、碳加热型等。外热源加热温度与布置方式对加热非燃烧卷烟消费过程中其内部温度分布起着关键作用，与卷烟烟气生成特性密切相关，是影响卷烟烟气感官质量的重要因素。而电加热型与碳加热型新型卷烟往往由于热源的存在及热源可控性的要求，对了解卷烟加热非燃烧状态下，烟气生成、新型卷烟内部热质传递现象的发生机制及新型卷烟配方研究均造成较大的困难。因此，需要开发一种能够实现上述多样化需求的可控热源，为相关研究提供基础数据支撑。

发明内容

本发明的目的正是基于上述现有技术状况，而设计一种用于模拟加热非燃烧卷烟外热源的实验装置，不仅能够实现快速加热且加热温度保持恒定，同时可以与吸烟机及卷烟内部温度分布检测装置联合，用以满足加热非燃烧型新型卷烟烟气生成及新型卷烟内部热质传递过程分析的要求，从而为加热非燃烧新型卷烟优化设计提供基础支撑。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于模拟加热非燃烧卷烟外热源的实验装置，包括由温控仪控制的管式加热炉及设置在加热炉下方的用于存储固相热介质的保温样品仓，在管式加热炉的炉膛中穿装有立式加热料管，立式加热料管下端伸出加热炉后直接通入保温样品仓中，在加热料管上部设置有加料器，在位于加热炉内的加热料管下部设置有闭锁机构，且闭锁机构的弹性操纵杆设在加热料管的上端，在保温样品仓上设有加热非燃烧卷烟样品插装孔。

所述闭锁机构为弹性闭锁装置。

所述固相热介质包括但不限于石英砂、石墨等大比热的固相颗粒物。

保温样品仓周围设有隔热层，以保障样品仓良好的保温性能。

样品插装孔开设在保温样品仓的底部。

本实验装置不仅可以通过管路与吸烟机相连以分析加热非燃烧卷烟烟气特征，也能与卷烟燃吸温度分布检测仪(201010564689.2)相连实现对新型卷烟内部温度分布的在线检测分析。

本发明的实验装置的工作原理及使用过程如下：

1）带有球阀的加料器可实现固相热介质颗粒间歇式添加，同时在不添加热介质时封闭加热料管，维持管式加热炉中加热环境的稳定，有利于固相热介质温度的恒定，固相热介质包括但不限于石英砂、石墨等大比热的固体颗粒物。

2）弹性闭锁机构可将未加热至设定温度的固相热介质颗粒保持在管式加热炉恒温加热区内，同时细长式加热料管中心设有的温度传感器具有实时监测固相热介质温度的功能，当所测得固相热介质温度其达到设定值并保持恒定后，通过弹性闭锁机构的开启快速将固相热介质送入保温样品仓，对卷烟进行恒温加热。

3）带有隔热层的保温样品仓可使固相热介质颗粒温度在测量时间范围内保持相对恒定，通过控制卷烟样品插入深度可以分别实现对卷烟样品外周恒温加热（插入深度为卷烟烟条长度，即整支卷烟烟条插入保温样品仓内）与恒温气流加热（插入深度为零，即卷烟烟支端面与保温样品仓内底面平齐）的功能。

4）加热非燃烧卷烟抽吸模式等技术参数的调整通过与本实验装置相连的吸烟机来实现，抽吸模式包括但不限于恒速抽吸模式和ISO抽吸模式，同时本实验装置可以结合卷烟燃吸温度分布检测仪实现内部传热过程分析。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

颗粒状固相热介质间接的加热方式不仅实现了对卷烟样品的快速加热，并有效避免了外热源与卷烟内部温度传感器或烟气采集管路布置之间干扰；采用将固相热介质加热至设定温度并稳定一段时间后对卷烟样品进行间接加热的方式与保温样品仓相结合，可以在测量时间范围内保持外热源加热温度相对恒定；根据卷烟烟支插入深度的不同可以非常方便地实现对外周恒温加热与恒温气流加热热源的各自模拟。

附图说明

图1为本发明的用于模拟加热非燃烧卷烟外热源的实验装置示意图。

图2为本发明的用于模拟加热非燃烧卷烟外热源的实验装置与卷烟燃吸温度分布检测仪连接示意图。

图中：1-管式加热炉；2-温控仪；3-弹性操纵杆；4-闭锁机构；5-加热料管；6-加料器；7-保温样品仓；8-固相热介质颗粒；9-卷烟；10-捕集器；11-连接管路；12-模块化温度传感器组；13-数据采集系统。

具体实施方式

以下结合附图对本发明装置的结构及连接关系做进一步描述：

如图1、2所示：一种用于模拟加热非燃烧卷烟外热源的实验装置，包括由温控仪2控制的管式加热炉1及设置在加热炉下方的用于存储固相热介质的保温样品仓7，在管式加热炉1的炉膛中穿装有立式加热料管5，立式加热料管下端伸出加热炉后直接通入保温样品仓7中，在加热料管5上部设置有加料器6，加料器6带有控制加料的球阀，在位于加热炉内的加热料管下部设置有闭锁机构4，由位于加热料管5上端的弹性操纵杆3控制闭锁机构4开启和闭合，弹性操纵杆3中设有温控仪2所需的温度传感器，在保温样品仓7底部设有加热非燃烧卷烟样品插装孔。

在保温样品仓7四周加设有隔热层。

本发明以下结合测试实施例进行说明：

测试实施例1：

如图1所示，首先在温控仪2中设定加热温度并对管式加热炉1进行加热，通过控制加料器6的球阀开启角度缓慢向管式加热炉1中的加热料管5中加入一定量的固相热介质颗粒8，待所测得固相热介质颗粒8温度达到设定值后稳定一段时间；将卷烟9按照预设插入深度（插入深度为卷烟烟条长度或零）装入带有隔热层的保温样品仓7中；通过弹性操纵杆3迅速开启闭锁机构4，使固相热介质颗粒8快速落入已装入卷烟的保温样品仓7中，同时通过连接管路11与吸烟机相连，抽吸模式、抽吸容量等抽吸参数由吸烟机控制；加热非燃烧型卷烟所生成的烟气经捕集器10后由吸烟机采集，实现对总粒相物、焦油量、水分等烟气常规指标进行分析。

测试实施例2：

如图2所示，与本发明用于模拟加热非燃烧卷烟外热源的实验装置相连接的卷烟燃吸温度分布检测仪由模块化温度传感器组12和数据采集系统13组成。首先在温控仪2中设定加热温度并对管式加热炉1进行加热，通过控制加料器6的球阀开启角度缓慢向管式加热炉1中的加热料管5内部加入一定量的固相热介质颗粒8，待所测得固相热介质颗粒8温度达到设定值后稳定一段时间；将预打孔后的卷烟9按照预设插入深度（插入深度为卷烟烟条长度或零）装入带有隔热层的保温样品仓7中，并将模块化温度传感器组12通过保温样品仓预留槽道插入卷烟9的预设径向位置处；通过弹性操纵杆3迅速开启闭锁机构4，使固相热介质颗粒8快速落入已装入卷烟9并插好模块化温度传感器12的保温样品仓7中，同时启动通过连接管路11相连接的吸烟机，抽吸模式、抽吸容量等抽吸参数由吸烟机控制，并通过数据采集系统13记录卷烟内部温度分布实时数据。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种用于模拟加热非燃烧卷烟外热源的实验装置，其特征在于：包括由温控仪控制的管式加热炉及设置在加热炉下方的用于存储固相热介质的保温样品仓，在管式加热炉的炉膛中穿装有立式加热料管，立式加热料管下端伸出加热炉后直接通入保温样品仓中，在加热料管上部设置有加料器，在位于加热炉内的加热料管下部设置有闭锁机构，且闭锁机构的操纵杆设在加热料管的上端，在保温样品仓上设有加热非燃烧卷烟样品插装孔。

2.根据权利要求1所述的用于模拟加热非燃烧卷烟外热源的实验装置，其特征在于：所述闭锁机构为弹性闭锁装置。

3.根据权利要求1所述的用于模拟加热非燃烧卷烟外热源的实验装置，其特征在于：所述固相热介质为石英砂、石墨等大比热的固相颗粒物。

4.根据权利要求1所述的用于模拟加热非燃烧卷烟外热源的实验装置，其特征在于：保温样品仓四周设有隔热层。

5.根据权利要求1所述的用于模拟加热非燃烧卷烟外热源的实验装置，其特征在于：在保温样品仓的底部设有加热非燃烧卷烟样品插装孔。

6.根据权利要求1所述的用于模拟加热非燃烧卷烟外热源的实验装置，其特征在于：该实验装置通过管路与吸烟机相连用以分析加热非燃烧卷烟烟气特征。

7.根据权利要求1所述的用于模拟加热非燃烧卷烟外热源的实验装置，其特征在于：该实验装置能与卷烟燃吸温度分布检测仪相连实现对新型卷烟内部温度分布的在线检测分析。