CN104792924A - 一种抽烟环境模拟室的调节控制系统及其模拟方法 - Google Patents

Abstract

一种抽烟环境模拟室的调节控制系统，包括主体测试室、空调机构、加湿机构以及换气净化机构，其特征在于：还包括一个二级调节室，空调机构和加湿机构均与主体测试室和二级调节室连通且可同时调节主体测试室和二级调节室的温湿度，在主体测试室和二级调节室之间通过一压力调节机构连通进而实现主体测试室的压力可调，在主体测试室中设有报警机构和用于检测温度、湿度和压力是否达标的检测控制系统。利用该调节系统可实现抽烟环境温湿度、压力联动调节模拟，从而对不同区域的气候及海拔条件进行模拟，消除由于抽吸环境温度、湿度、压力的差异造成相同卷烟在不同区域抽吸结果（卷烟燃烧、抽吸烟气指标测试结果和感官评价抽吸结果）存在的不一致。

Description

一种抽烟环境模拟室的调节控制系统及其模拟方法

技术领域

本发明属于烟草制品研究领域，主要涉及一种抽烟环境模拟室的调节控制系统及其模拟方法。具体说是为模拟不同抽烟环境(温度、湿度、海拔)而研究开发的一种可以实现温度、湿度、压强在一定范围内进行调节的抽烟环境，适用于烟草制品及在制品标准化测试、风格评价、品质判定、烟草燃烧和加工工艺研究等。

背景技术

卷烟产品作为一种消费品，流通消费地域分布广泛，而不同地域之间由于气候、海拔存在明显差异，进而造成卷烟抽吸过程的温度、湿度、压力存在较大差异，这些差异（环境温度、湿度、压力）造成相同卷烟在不同区域抽吸结果存在差异。抽吸结果的差异主要体现在两个方面：一方面，在进行卷烟燃烧抽吸烟气指标测定过程中，相同的卷烟样品，由于不同地域温湿度、压力环境的差异，容易造成烟支燃烧状态的改变，进而影响卷烟燃吸烟气成分的改变，造成测试结果的差异；另一方面，在感官评价抽吸过程中，相同的卷烟样品，由于不同地域温湿度、压力环境的差异，在开放的环境进行感官评价抽吸过程，容易造成感官各项指标评价结果的差异，进而影响最终的评价结果，不利于单品牌异地生产和评判异地化品质差异等研究工作展开。

为了使抽吸过程的环境条件一致，避免出现上述抽吸过程的差异，研究者进行了相关研究，也申报了相关一些解决抽吸环境差异的专利，其中，郑州烟草研究院分别申报的环境温湿度控制实验舱（专利号：200620134989.6）和可调节大气环境压力的实验舱系统（专利号：201110458132.5）分别针对测试过程温湿度和实验室环境大气压力条件无法满足人为调节的实际情况而进行的专利申报，两个专利分别解决了常压条件下不同测试环境温湿度和固定温湿度条件下压力的单一方面调控一致问题，然而两个专利都没有实现温度、湿度和压力的同时调节，并不能完全满足由于不同地域气候、海拔条件的差异造成的温度、湿度、压力三者的差异调节要求。而同时实现温湿度、压力调节存在一定的技术难度，即如何实现三者的联动调节，使局部环境压力达到一致性要求，并保证局部环境温湿度的相对稳定和控制精度。

发明内容

本发明的目的正是针对以上技术问题，研究创造一种可以根据评价或测试需要，实现局部温湿度、压力三者联动调节的抽烟环境模拟室调节系统及控制方法，实现抽吸过程（包括卷烟燃烧、抽吸过程测试和感官评价抽吸过程）的局部环境温度、湿度、压力三者一致性调节，可以模拟不同气候、海拔条件下的温湿度、压力环境，进而进行卷烟抽吸测试。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种抽烟环境模拟室的调节控制系统，包括主体测试室、空调机构、加湿机构以及换气净化机构，其中：还包括一个二级调节室，空调机构和加湿机构均与主体测试室和二级调节室连通且可同时调节主体测试室和二级调节室的温湿度，在主体测试室和二级调节室之间通过压力调节机构连通进而实现主体测试室的压力可调，所述换气净化机构设置在主体测试室的顶部，在主体测试室中设有报警机构和用于检测温度、湿度和压力是否达标的检测控制系统，所述检测控制系统的控制端口分别与压力调节机构、空调机构、加湿机构、换气净化机构以及报警机构相连接。

本发明更具体的说主要包括以下特点：主体测试室通过压力调节机构与二级调节室相连通，实现主体测试室的压力可调；主体测试室与空调机构和加湿机构相连，可以实现主体测试室温度和湿度调节；主体测试室顶部具有换气净化机构，能将主体测试室的废气抽吸净化处理且与自然通风环境相接；主体测试室壁面具有检测控制系统检测器，用于检测主体测试室温度、湿度和压力，并将信号传递至空调机构、加湿机构和压力调节机构，实现主测试室温度、湿度和压力的稳定调控；主体测试室门上方设有报警系统，当检测温湿度和压力偏离设定值，且超出允差范围（允差范围可调）时，报警系统进行报警，此时抽烟环境模拟室内条件超出设定允差范围，试验须停止，待模拟室调节系统将温湿度和压力调节至设定允差范围内时，警报消除，方可继续进行试验。

所述二级调节室通过压力调节系统与主体测试室相连，二级调节室内气体介质与主体测试室温湿度一致，当主体测试室气体压力偏离设定值时，通过压力调节系统向主体测试室输送（或输出）相同温湿度的气体，使主体测试室压力满足设定要求。

所述空调系统和加湿系统均与主体测试室和二级调节室相连通，用于满足主体测试室和二级调节室温湿度满足设定值要求，并使温湿度偏差范围分别为±3℃和±5%。

所述压力调节系统连接在主体测试室和二级调节室之间，用于调节主体测试室和二级测试室之间气体分配，使主体测试室压力达到设定要求，且偏差范围在±50Pa。

所述换气净化系统能将主体测试室的废气抽吸并进行净化处理，换气净化系统在外部与自然通风装置相连接，保持气压稳定与气流分布均匀。

所述检测控制系统用于对主体测试室内气体温度、湿度、压力进行检测，当某项指标偏离设定值后，检测控制系统向空调系统、加湿系统、压力调节系统发送信号，对气体温度、湿度、压力进行调节控制。

所属报警系统能够实现在温度、湿度、压力偏离允差范围时进行报警，同时，当压力偏离安全值时，会安全报警，同时启动安全措施。

利用本发明的调节控制系统进行模拟抽烟环境的方法，具体包括以下步骤：

（1）选定模拟区域的气压确定

首先确定抽烟环境模拟室要模拟的区域，并查询该区域的海拔高度H，由海拔高度H换算确定该区域的大气压力状况，换算见公式（1），进而确定抽烟模拟室的调节压力数值P(单位：Pa)。

                            （1）

其中，P ₀  是标准大气压，等于101.325 *10³Pa； H海拔高度，单位是m。

（2）选定区域温湿度条件

由模拟区域选定的特定时间点天气状况，查询该时间点实时的温湿度状况，进而确定模拟室需调节的温湿度条件t和RH。

（3）环境模拟室设定调节

将所模拟地点的压力、温湿度环境条件利用环境模拟室进行设定调节，具体调节方法如下：关闭主测试室1和二级调节室2；开启空调机构3和加湿机构4；③设置主体测试室和二级调节室温湿度条件为t和RH；④待主体测试室和二级调节室温湿度条件达到设定要求后，通过压力调节机构5和二级调节室2气体调节主体测试室压力达设定值。

（4）模拟室环境条件平衡与抽吸测试

待环境模拟室温湿度和压力平衡稳定，检测系统7检测温度波动在±3℃、湿度波动在±5%，压力波动在±50Pa以内，且达到设定要求条件后，稳定10分钟后，按抽吸要求进行抽吸（燃烧、感官评价）测试。

（5）下一区域环境实验开始或环境模拟室状态恢复

当一个环境模拟条件试验（或测试）完成后，通过换气净化系统6进行主体测试室1气体置换，使主体测试室1内压力恢复，并使主体测试室1与二级调节室2空间温湿度一致，再进行下一组试验（或测试）。

本发明相比现有技术所具备的优点在于：提供了一种用于抽烟环境模拟的调节系统及控制方法；通过本发明可实现抽烟环境温湿度、压力联动调节模拟，从而对不同区域的气候及海拔条件进行模拟，消除由于抽吸环境温度、湿度、压力的差异造成相同卷烟在不同区域抽吸结果（卷烟燃烧、抽吸烟气指标测试结果和感官评价抽吸结果）存在的不一致。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的模拟过程示意图。

图3 是整体控制程序原理框图。

图1中：1、主体测试室，2、二级调节室，3、空调机构，4、加湿机构，5、压力调节机构，6、换气净化机构，7、检测控制系统，8、报警机构，9主体测试室门。

具体实施方式

本发明以下结合附图及实施例做进一步描述：

如图1所示：一种抽烟环境模拟室的调节控制系统，包括主体测试室1、空调机构3、加湿机构4以及换气净化机构6，其中：还包括一个二级调节室2，空调机构3和加湿机构4均与主体测试室1和二级调节室2连通且可同时调节主体测试室和二级调节室的温湿度，在主体测试室1和二级调节室2之间通过一压力调节机构5连通进而实现主体测试室的压力可调，所述换气净化机构6设置在主体测试室1的顶部，在主体测试室1中设有报警机构8和用于检测温度、湿度和压力是否达标的检测控制系统7，所述检测控制系统7的控制端口分别与压力调节机构5、空调机构3、加湿机构4、换气净化机构6以及报警机构8电连接。

实施例1：需要模拟河南许昌2014年7月4日上午11点左右的温湿度和压力条件，并进行抽吸试验，具体操作过程如下：

（1）选定区域大气压力条件确定。查询河南许昌的海拔高度为72m，由海拔高度换算确定该区域的大气压力状况，换算见公式（1），换算大气压力为100.525KPa，进而确定抽烟模拟室的调节压力数值P为100525Pa。

（2）选定区域温湿度条件确定。查询河南许昌2014年7月4日上午11点左右的温湿度分别为：温度29℃,相对湿度RH80%，也即模拟室需调节的温湿度条件。

（3）环境模拟室设定调节。将许昌的压力、温湿度环境条件利用环境模拟室进行自动调节，具体调节方法如下：关闭主测试室1和二级调节室2；开启空调机构3和加湿机构4；③设置主体测试室和二级调节室温湿度条件为29℃和80%；④待主体测试室和二级调节室温湿度条件达到设定要求后，通过压力调节机构5和二级调节室2气体调节主体测试室压力达设定值100525Pa；

（4）模拟室环境条件平衡与抽吸测试。待环境模拟室温湿度和压力平衡稳定，检测系统7检测温度波动在29±3℃、湿度波动在80±5%，压力波动在100525±50Pa以内，稳定10分钟后，按抽吸要求进行抽吸测试。

（5）环境模拟室状态恢复。当抽吸测试完成后，通过换气净化系统6进行主体测试室1气体置换，使主体测试室1内压力恢复，并使主体测试室1与二级调节室2空间温湿度一致。

Claims (5)

1.一种抽烟环境模拟室的调节控制系统，包括主体测试室、空调机构、加湿机构以及换气净化机构，其特征在于：还包括一个二级调节室，空调机构和加湿机构均与主体测试室和二级调节室连通且可同时调节主体测试室和二级调节室的温湿度，在主体测试室和二级调节室之间通过一压力调节机构连通进而实现主体测试室的压力可调，所述换气净化机构设置在主体测试室的顶部，在主体测试室中设有报警机构和用于检测温度、湿度和压力是否达标的检测控制系统，所述检测控制系统的控制端口分别与压力调节机构、空调机构、加湿机构、换气净化机构以及报警机构电连接。

2.根据权利要求1所述的抽烟环境模拟室的调节控制系统，其特征在于：二级调节室内气体介质与主体测试室温湿度一致，当主体测试室气体压力偏离设定值时，通过压力调节机构向主体测试室输送或输出相同温湿度的气体，使主体测试室压力满足设定要求。

3.根据权利要求1所述的抽烟环境模拟室的调节控制系统，其特征在于：所述换气净化机构将主体测试室的废气抽吸并进行净化处理，换气净化系统在外部与自然通风装置相连接，保持气压稳定与气流分布均匀。

4.根据权利要求1所述的抽烟环境模拟室的调节控制系统，其特征在于：所述报警机构设置在主体测试室门的上方。

5.一种利用权利要求1所述的调节控制系统进行模拟抽烟环境的方法，其特征在于：包括以下具体步骤：

（1）选定模拟区域

首先确定抽烟环境模拟室要模拟的区域，并查询该区域的海拔高度H，由海拔高度H换算确定该区域的大气压力状况，进而确定抽烟模拟室的调节压力数值P；

（2）选定区域温湿度条件

   由模拟区域选定的特定时间点天气状况，查询该时间点实时的温湿度状况，进而确定模拟室需调节的温湿度条件t和RH；

（3）环境模拟室设定调节

将所模拟地点的压力、温湿度环境条件利用环境模拟室进行设定调节，具体调节方法如下：                                                关闭主测试室1和二级调节室2；开启空调机构3和加湿机构4；③设置主体测试室和二级调节室温湿度条件为t和RH；④待主体测试室和二级调节室温湿度条件达到设定要求后，通过压力调节机构5和二级调节室2气体调节主体测试室压力达设定值；

（4）模拟室环境条件平衡与抽吸测试

待环境模拟室温湿度和压力平衡稳定，检测系统7检测温度波动在±3℃、湿度波动在±5%，压力波动在±50Pa以内，且达到设定要求条件后，稳定10分钟后，按抽吸要求进行抽吸（燃烧、感官评价）测试；

（5）下一区域环境实验开始或环境模拟室状态恢复

当一个环境模拟条件试验（或测试）完成后，通过换气净化系统6进行主体测试室1气体置换，使主体测试室1内压力恢复，并使主体测试室1与二级调节室2空间温湿度一致，再进行下一组试验（或测试）。