CN111184271A - 一种烟草制品烟嘴降温性能测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烟草制品烟嘴降温性能测试装置及方法。该装置包括支架、电加热片、进气管、第一温度传感器、密封圈、计算机、第二温度传感器、模拟量信号变送器、出气管、软管、流量仪和气泵。本装置结构简单，操作方便，测量结果准确。温度传感器的测温元件与烟草或烟嘴不接触，不破坏烟嘴结构，避免了不同品牌型号的烟草和烟支的结构和性质对测试的影响，实现了单独对烟嘴进行测试，进而实现对不同品牌型号的烟嘴均能够进行降温性能测试。本方法通过模仿吸烟者吸气动作，测量进烟嘴前与出烟嘴后的烟气温度来模仿烟气通过烟嘴的温度变化，再通过温度变化与进烟嘴前的烟气温度的比值得到降温效率，能够准确客观的反映烟嘴的降温性能。
Description
技术领域
本发明涉及烟草制品性能测试领域，具体为一种烟草制品烟嘴降温性能测试装置及方法，尤其适用于加热不燃烧卷烟烟嘴的降温性能测试。
背景技术
传统香烟中的主要有害物质是由于烟草在燃烧过程中高温裂解产生的，并且随着温度上升烟气成分中醛、苯及同系物、稠环芳烃、CO等有害成分含量随之增加。不燃烧卷烟(又称电加热卷烟、低温卷烟等)使用电加热片对烟草进行低温加热而使其不发生燃烧，加热时烟丝中的尼古丁及香味物质通过挥发产生烟气。由于烟草不发生燃烧，烟气中的有害物质含量降低，减少了烟草制品对人体的危害，同时又不失烟草的香气与口感。
但是该产品目前存在的一个比较大的问题是由于各方面的原因，烟气进入到人体口腔中的温度会高于普通卷烟的温度，因此使用者在大口吸食的时候会感到烫嘴。对于这种问题，一类简单可行的方案是改变传统卷烟烟嘴的材料和结构，使其具有烟气降温的功能。既然有烟气降温烟嘴就需要有相应的温度测试装置和方法，来评价烟嘴的烟气降温效果。
申请号201821607114.2的文献公开了一种卷烟烟气温度测量装置，其目的是测量主流烟气的温度，不能用来测量烟嘴降温性能。因此，亟待开发一种烟嘴降温性能测试装置和方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种烟草制品烟嘴降温性能测试装置及方法。
本发明解决所述装置技术问题的技术方案是，提供一种烟草制品烟嘴降温性能测试装置，其特征在于该装置包括支架、电加热片、进气管、第一温度传感器、密封圈、计算机、第二温度传感器、模拟量信号变送器、出气管、软管、流量仪和气泵；
所述进气管和出气管分别设置于支架的两侧；进气管靠近烟嘴的位置的管壁上开有进气管通孔；出气管靠近烟嘴的位置的管壁上开有出气管通孔；第一温度传感器的导线一端穿过进气管通孔，导线末端的测温元件位于进气管内部，导线的另一端通过模拟量信号变送器与计算机连接；第二温度传感器的导线一端穿过出气管通孔，导线末端的测温元件位于出气管内部，导线的另一端通过模拟量信号变送器与计算机连接；通过耐高温密封胶分别对进气管通孔和出气管通孔进行密封同时将第一温度传感器和第二温度传感器的导线分别固定于进气管通孔和出气管通孔中，实现第一温度传感器和第二温度传感器的安装定位；所述电加热片固定于进气管内部；密封圈设置于进气管的烟嘴夹持端管口和出气管的烟嘴夹持端管口，用于烟嘴与进气管和出气管之间的密封；出气管的末端与软管相连，软管上依次设置有流量仪和气泵。
本发明解决所述方法技术问题的技术方案是，提供一种烟草制品烟嘴降温性能测试方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
(1)将所述装置组装完成后，将烟嘴的两端分别插入进气管与出气管的烟嘴夹持端管口中，直至分别与第一温度传感器的测温元件和第二温度传感器的测温元件的距离相同，并用密封圈将烟嘴与烟嘴夹持端管口之间的缝隙密封；
(2)设定气泵的流量和启停周期及启停周期的循环次数；气泵的启停周期为启动时长与停止时长之和；气泵的启停周期模拟吸烟者一次吸烟和停歇的动作，通过启停周期的循环来模仿吸烟者的整个吸烟过程；
(3)接通电加热片的电源，使其升温；
(4)开始测试，接通第一温度传感器、第二温度传感器、计算机、模拟量信号变送器和气泵的电源；在进气管的端部接入烟气，电加热片对烟气进行加热，在气泵的抽气作用下，烟气依次流经进气管、烟嘴、出气管和软管直至完全排出，此过程中压力表显示压力值、流量仪显示流量值；开始第一个气泵的启停周期，靠近烟嘴进气端的第一温度传感器实时检测进气端温度值并通过模拟量信号变送器发送到计算机上读取记录温度数据并分析；在气泵的抽气作用下，进气管中的烟气经过烟嘴进入出气管，靠近烟嘴出气端的第二温度传感器实时检测出气端温度值并通过模拟量信号变送器发送到计算机上读取记录温度数据并分析；循环气泵的启停过程直至得到循环次数中的所有启停周期的温度数据；
(5)在每个气泵的启停周期内分别取第一温度传感器和第二温度传感器采集的温度峰值T1和T2，分别得到每个气泵的启停周期的烟嘴降温效率为(T1-T2)/T1×100％。
与现有技术相比，本发明有益效果在于：
(1)本方法通过模仿吸烟者吸烟过程，测量进烟嘴前与出烟嘴后的烟气温度来模仿烟气通过烟嘴的温度变化，再通过温度变化与进烟嘴前的烟气温度的比值得到降温效率，能够准确客观的反映烟嘴的降温性能，为改善烟草制品尤其是加热不燃烧烟草制品的整体抽吸感提供理论依据。
(2)本装置结构简单，操作方便，测量结果准确。温度传感器的测温元件与烟草或烟嘴不接触，不破坏烟嘴结构，避免了不同品牌型号的烟草和烟支的结构和性质对测试的影响，实现了单独对烟嘴进行测试，进而实现对不同品牌型号的烟嘴均能够进行降温性能测试。
(3)本装置既能用于加热不燃烧卷烟烟嘴的降温性能的测试，也可以用于普通卷烟烟嘴的降温性能的测试。
附图说明
图1为本发明一种实施例的整体结构轴测示意图；
图2为本发明一种实施例的整体结构主视示意图；
图3为本发明一种实施例的烟嘴安装示意图；
图4为本发明一种实施例的烟嘴安装爆炸示意图；
图5为本发明一种实施例的支架结构示意图。
图中：1、支架；2、电加热片；3、进气管；4、第一温度传感器；5、密封圈；6、计算机；7、第二温度传感器；8、模拟量信号变送器；9、进气管通孔；10、出气管；11、软管；12、压力表；13、流量仪；14、气泵；15、固定块；16、出气管通孔；17、烟嘴。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本申请权利要求的保护范围。
本发明提供了一种烟草制品烟嘴降温性能测试装置(简称装置，参见图1-5)，其特征在于该装置包括支架1、电加热片2、进气管3、第一温度传感器4、密封圈5、计算机6、第二温度传感器7、模拟量信号变送器8、出气管10、软管11、流量仪13和气泵14；
所述进气管3和出气管10分别设置于支架1的两侧；进气管3靠近烟嘴17的位置的管壁上开有进气管通孔9；出气管10靠近烟嘴17的位置的管壁上开有出气管通孔16；第一温度传感器4的导线一端垂直穿过进气管通孔9，导线末端的第一温度传感器4的测温元件位于进气管3内部截面的圆心处，导线的另一端通过模拟量信号变送器8与计算机6连接，使得第一温度传感器4与计算机6连接，读取记录温度数据并分析；第二温度传感器7的导线一端垂直穿过出气管通孔16，导线末端的第二温度传感器7的测温元件位于出气管10内部截面的圆心处，导线的另一端通过模拟量信号变送器8与计算机6连接，使得第二温度传感器7与计算机6连接，读取记录温度数据并分析；通过耐高温密封胶分别对进气管通孔9和出气管通孔16进行密封同时将第一温度传感器4和第二温度传感器7的导线分别固定于进气管通孔9和出气管通孔16中，实现第一温度传感器4和第二温度传感器7的安装定位；
所述电加热片2固定于进气管3内部；电加热片2与第一温度传感器4的测温元件的距离为0.5～2cm；密封圈5设置于进气管3的烟嘴夹持端管口和出气管10的烟嘴夹持端管口，用于烟嘴17与进气管3和出气管10之间的密封；出气管10的末端与软管11相连，软管11上依次设置有流量仪13和气泵14；流量仪13与软管11两端管口的距离均大于10cm，用于测量并显示出气管10与软管11内的烟气流量；气泵14作为烟气流动的动力源，模仿吸烟者的吸烟过程；气泵14的启停、压力与流量可控。
电加热片2、第一温度传感器4的测温元件、烟嘴17和第二温度传感器7的测温元件位于同一水平面；进气管3中的烟嘴17的端部和第一温度传感器4的测温元件的距离与出气管10中的烟嘴17的端部和第二温度传感器7的测温元件的距离相同，距离为1～2mm；第一温度传感器4的测温元件和进气管3的烟嘴夹持端管口的距离与第二温度传感器7的测温元件和出气管10的烟嘴夹持端管口的距离相同，距离为2～3mm。
优选地，支架1的两侧设置有固定块15，固定块15上开有水平槽，两个槽口方向位于同一直线；所述进气管3与出气管10分别固定于固定块15的水平槽内。两个固定块15的间距为1～7cm。
优选地，该装置还包括压力表12；所述压力表12安装于软管11上，位于出气管10和流量仪13之间，尽量靠近出气管10且与流量仪13的距离小于20cm，用于测量并显示出气管10与软管11内的气压，便于调整使得气压处于安全范围。
优选地，进气管3与出气管10均采用不透气的耐高温隔热材料，内径8～10mm，外径10～14mm。所述密封圈5采用耐高温橡胶密封圈。
本实施例是，电加热片2采用微型陶瓷发热片，工作时表面温度100～300℃；第一温度传感器4和第二温度传感器7采用pt100型裸片式热电偶；计算机6内安装有RS15调试软件、模拟量信号变送器配套软件和温度读取软件；模拟量信号变送器8采用速灵科RS15型温度变送器；流量仪13采用泰州祥锦仪表厂的LZB-3WB型玻璃转子流量计；压力表12采用MAGRFHELIC公司的TE2000型微压差表。
本发明同时提供了一种烟草制品烟嘴降温性能测试方法(简称方法)，其特征在于该方法包括以下步骤：
(1)将所述装置组装完成后，将烟嘴17的两端分别插入进气管3与出气管10的烟嘴夹持端管口中，直至分别与第一温度传感器4的测温元件和第二温度传感器7的测温元件的距离相同，距离为1～2mm，并用密封圈5将烟嘴17与烟嘴夹持端管口之间的缝隙密封；
(2)设定气泵14的流量和启停周期及启停周期的循环次数；通过设定气泵14的流量(1～2L/min)使得流量仪13测得的流量为1050mL/min；气泵14的启停周期为启动时长与停止时长之和，其中启动时长为1～3s，停止时长为20～60s；气泵14的启停周期模拟吸烟者一次吸烟和停歇的动作，通过启停周期的循环来模仿吸烟者的整个吸烟过程；
(3)接通电加热片2的电源，使其升温至其表面温度为100～300℃；
(4)开始测试，接通第一温度传感器4、第二温度传感器7、计算机6、模拟量信号变送器8和气泵14的电源；在进气管3的端部接入烟气，电加热片2对烟气进行加热，在气泵14的抽气作用下，烟气依次流经进气管3、烟嘴17、出气管10和软管11直至完全排出，此过程中压力表12显示压力值、流量仪13显示流量值；开始第一个气泵14的启停周期，靠近烟嘴进气端的第一温度传感器4实时检测进气端温度值并通过模拟量信号变送器8发送到计算机6上读取记录温度数据并分析；在气泵14的抽气作用下，进气管3中的烟气经过烟嘴17进入出气管10，靠近烟嘴出气端的第二温度传感器7实时检测出气端温度值并通过模拟量信号变送器8发送到计算机6上读取记录温度数据并分析；循环气泵14的启停过程直至得到循环次数中的所有启停周期的温度数据；
(5)在每个气泵14的启停周期内分别取第一温度传感器4和第二温度传感器7采集的温度峰值T1和T2，则能分别得到每个气泵14的启停周期的烟嘴降温效率为(T1-T2)/T1×100％。
实施例
(1)将烟嘴17裁剪至长度2.5cm；将烟嘴17的两端分别插入进气管3与出气管10的烟嘴夹持端管口中，直至分别距离第一温度传感器4和第二温度传感器7的测温元件1mm处，第一温度传感器4的测温元件和进气管3的烟嘴夹持端管口的距离与第二温度传感器7的测温元件和出气管10的烟嘴夹持端管口的距离均为2mm，并用密封圈5将烟嘴17与管口之间的缝隙密封；
(2)设定气泵14的流量和启停周期及启停周期的循环次数；通过设定气泵14的流量(2L/min)使得流量仪13测得的流量为1050mL/min；气压处于合理范围-60～-10kpa；气泵14的启停周期为60s，其中启动时长为2s，停止时长为58s；启停周期循环8次；
(3)接通电加热片2的电源，待其发热30s至其表面温度为200℃；
(4)开始测试，接通第一温度传感器4、第二温度传感器7、计算机6、模拟量信号变送器8和气泵14的电源；在进气管3的端部接入烟气，电加热片2对烟气进行加热，在气泵14的抽气作用下，烟气依次流经进气管3、烟嘴17、出气管10和软管11直至完全排出，此过程中压力表12显示压力值、流量仪13显示流量值；开始第一个气泵14的启停周期，靠近烟嘴进气端的第一温度传感器4实时检测进气端温度值并通过模拟量信号变送器8发送到计算机6上读取记录温度数据并分析；在气泵14的抽气作用下，进气管3中的烟气经过烟嘴17进入出气管10，靠近烟嘴出气端的第二温度传感器7实时检测出气端温度值并通过模拟量信号变送器8发送到计算机6上读取记录温度数据并分析；循环气泵14的启停过程直至得到循环次数中的所有启停周期的温度数据；
(5)在每个气泵14的启停周期内分别取第一温度传感器4和第二温度传感器7采集的温度峰值T1和T2，则能分别得到8个气泵14的启停周期的烟嘴降温效率如下表所示：
由上表可以看出，本装置可以准确获得烟气进烟嘴前和出烟嘴后的温度数据，从而可以计算降温效率实现对烟嘴降温性能的准确评价；降温效率的数据显示，随着吸烟次数的增加，烟嘴的降温效率总体呈逐渐下降的趋势，这是因为随着吸烟次数的增加，烟嘴本身通过与烟气的热交换而使自身温度升高，根据对流换热原理，在其他条件不变的情况下，烟气与烟嘴的温差变小会使换热速率变小，从而降温效率变小，装置测试结果显示的规律与理论相符合，反映了装置设计的科学性、合理性和准确性。
本发明未述及之处适用于现有技术。
Claims (10)
1.一种烟草制品烟嘴降温性能测试装置，其特征在于该装置包括支架、电加热片、进气管、第一温度传感器、密封圈、计算机、第二温度传感器、模拟量信号变送器、出气管、软管、流量仪和气泵；
所述进气管和出气管分别设置于支架的两侧；进气管靠近烟嘴的位置的管壁上开有进气管通孔；出气管靠近烟嘴的位置的管壁上开有出气管通孔；第一温度传感器的导线一端穿过进气管通孔，导线末端的测温元件位于进气管内部，导线的另一端通过模拟量信号变送器与计算机连接；第二温度传感器的导线一端穿过出气管通孔，导线末端的测温元件位于出气管内部，导线的另一端通过模拟量信号变送器与计算机连接；通过耐高温密封胶分别对进气管通孔和出气管通孔进行密封同时将第一温度传感器和第二温度传感器的导线分别固定于进气管通孔和出气管通孔中，实现第一温度传感器和第二温度传感器的安装定位；所述电加热片固定于进气管内部；密封圈设置于进气管的烟嘴夹持端管口和出气管的烟嘴夹持端管口，用于烟嘴与进气管和出气管之间的密封；出气管的末端与软管相连，软管上依次设置有流量仪和气泵。
2.根据权利要求1所述的烟草制品烟嘴降温性能测试装置，其特征在于电加热片、第一温度传感器的测温元件、烟嘴和第二温度传感器的测温元件位于同一水平面。
3.根据权利要求2所述的烟草制品烟嘴降温性能测试装置，其特征在于进气管中的烟嘴的端部和第一温度传感器的测温元件的距离与出气管中的烟嘴的端部和第二温度传感器的测温元件的距离相同，距离为1～2mm。
4.根据权利要求3所述的烟草制品烟嘴降温性能测试装置，其特征在于第一温度传感器的测温元件和进气管的烟嘴夹持端管口的距离与第二温度传感器的测温元件和出气管的烟嘴夹持端管口的距离相同，距离为2～3mm。
5.根据权利要求2所述的烟草制品烟嘴降温性能测试装置，其特征在于电加热片与第一温度传感器的测温元件的距离为0.5～2cm。
6.根据权利要求1或2所述的烟草制品烟嘴降温性能测试装置，其特征在于第一温度传感器的测温元件位于进气管内部截面的圆心处；第二温度传感器的测温元件位于出气管内部截面的圆心处。
7.根据权利要求1所述的烟草制品烟嘴降温性能测试装置，其特征在于流量仪与软管两端管口的距离均大于10cm。
8.根据权利要求1所述的烟草制品烟嘴降温性能测试装置，其特征在于支架的两侧设置有固定块，固定块上开有水平槽，两个槽口方向位于同一直线；所述进气管与出气管分别固定于固定块的水平槽内；该装置还包括压力表；所述压力表安装于软管上，位于出气管和流量仪之间；进气管与出气管均采用不透气的耐高温隔热材料，内径8～10mm，外径10～14mm；所述密封圈采用耐高温橡胶密封圈。
9.一种烟草制品烟嘴降温性能测试方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
(1)将权利要求1-8任一所述装置组装完成后，将烟嘴的两端分别插入进气管与出气管的烟嘴夹持端管口中，直至分别与第一温度传感器的测温元件和第二温度传感器的测温元件的距离相同，并用密封圈将烟嘴与烟嘴夹持端管口之间的缝隙密封；
(2)设定气泵的流量和启停周期及启停周期的循环次数；气泵的启停周期为启动时长与停止时长之和；气泵的启停周期模拟吸烟者一次吸烟和停歇的动作，通过启停周期的循环来模仿吸烟者的整个吸烟过程；
(3)接通电加热片的电源，使其升温；
(4)开始测试，接通第一温度传感器、第二温度传感器、计算机、模拟量信号变送器和气泵的电源；在进气管的端部接入烟气，电加热片对烟气进行加热，在气泵的抽气作用下，烟气依次流经进气管、烟嘴、出气管和软管直至完全排出，此过程中压力表显示压力值、流量仪显示流量值；开始第一个气泵的启停周期，靠近烟嘴进气端的第一温度传感器实时检测进气端温度值并通过模拟量信号变送器发送到计算机上读取记录温度数据并分析；在气泵的抽气作用下，进气管中的烟气经过烟嘴进入出气管，靠近烟嘴出气端的第二温度传感器实时检测出气端温度值并通过模拟量信号变送器发送到计算机上读取记录温度数据并分析；循环气泵的启停过程直至得到循环次数中的所有启停周期的温度数据；
(5)在每个气泵的启停周期内分别取第一温度传感器和第二温度传感器采集的温度峰值T1和T2，分别得到每个气泵的启停周期的烟嘴降温效率为(T1-T2)/T1×100％。
10.根据权利要求9所述的烟草制品烟嘴降温性能测试方法，其特征在于通过设定气泵的流量使得流量仪测得的流量为1050mL/min；启动时长为1～3s，停止时长为20～60s；电加热片升温至表面温度为100～300℃。
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