CN111651893A - 一种烟用爆珠干燥模型的建立方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种烟用爆珠干燥模型的建立方法。其中涉及一种建立爆珠壁材干燥过程中相对活化能

和自由水X–X_e的函数关系的方法，包括：(1)采集干燥平衡态时爆珠壁材的干基含水率X，此时，X＝X_e；(2)采集不同干燥时间t时刻爆珠壁材的总质量m_t以及爆珠壁材的干基含水率X，并计算X与X_e的差值，即自由水X‑X_e；(3)计算不同干燥时间t时刻的相对活化能

(4)根据不同干燥时间t的相对活化能

和自由水(X–X_e)的值，拟合

与(X‑X_e)的函数关系。

Description

一种烟用爆珠干燥模型的建立方法

技术领域

本发明涉及烟草领域，具体涉及一种烟用爆珠干燥模型的建立方法。

背景技术

烟用爆珠是包裹有烟用香精的微胶囊。微胶囊的壁材可以是植物胶类(阿拉伯胶、海藻酸钠、卡拉胶等)。烟用香精可以是液体或固体香精。

烟用爆珠的生产工艺一般为化胶、滴制、浸渍强化、干燥、洗涤、平衡、灯检、抛丸装等。其中，干燥是爆珠生产中一个重要的工序，对最终烟用爆珠的品质起到重要作用。

在实际生产过程中，滴制后形成的湿爆珠(待干燥的爆珠)重量波动较大，倘若用相同的干燥时间来干燥，会导致壁材厚的爆珠并未干透，爆珠成品偏软，而壁材薄的爆珠过于干透，爆珠成品脆弱，从而最终成品的干珠壁材重量波动大，影响到压力值波动较大。

发明内容

本公开建立了提供了一种烟用爆珠干燥模型的建立方法。通过该干燥模型，技术人员能够成功预测爆珠在干燥过程中壁材的水分变化、重量变化等，从而能够为确定湿珠起始壁材重量、香精重量的干燥时间提供数据支撑，有助于更精准地管理干燥过程中的各参数。

首先，本公开提供一种建立爆珠壁材干燥过程中相对活化能

和自由水X-X_e的函数关系的方法。

其次，本公开还提供基于上述函数关系预测爆珠壁材中在干燥过程的干基含水率X的随干燥时间t变化的方法。

再次，本公开还提供基于上述函数关系预测爆珠壁材中在干燥过程中质量m_t随干燥时间t变化的方法。

基于上述预测结果，能够为确定湿珠起始壁材重量、香精重量的干燥时间提供数据支撑，有助于更精准地管理干燥过程中的各参数。

下面对本公开的技术方案做进一步说明。

在一些方面，本公开提供了一种建立爆珠壁材干燥过程中相对活化能

和自由水X-X_e的函数关系的方法，包括：

(1)采集干燥平衡态时爆珠壁材的干基含水率X，此时，X＝X_e；

其中，干燥平衡态是指壁材的干基含水率X达到稳定时的状态(X基本不随干燥时间增加再发生变化)；

(2)采集不同干燥时间t时刻爆珠壁材的总质量m_t以及爆珠壁材的干基含水率X，并计算X与X_e的差值，即自由水X-X_e；

(3)根据以下关系式计算不同干燥时间t时刻的相对活化能

其中，ΔE和ΔE_e分别代表REA模型中的水分蒸发表观活化能和平衡活化能，单位J·kg^-1；

ρ_v，sat(T)是对应干燥温度(T)下的饱和蒸汽浓度(kg·m^-3)；

ρ_v，b代表干燥时的蒸汽浓度，单位kg·m^-3；

ρ_v，b＝RH×ρ_v，sat(T)

m_t代表t时间爆珠壁材的总质量，单位kg；

T代表温度，单位℃；

h_m代表传质系数，单位m·s^-1；

A代表爆珠的表面积，单位m²；

RH代表干燥环境的相对湿度，单位％；

(4)根据不同干燥时间t的相对活化能

和自由水(X-X_e)，拟合

与(X-X_e)的函数关系。

在一些实施方案中，根据以下关系式计算传质系数h_m：

Sh＝0.989Re^1/3Sc^1/3；

ρ＝352T^-0.9992；

μ＝-2.432×10^-11T²+6.153×10^-8T+2.22×10^-6；

其中：Sh是Sherwood数；D_v是干燥气体的扩散系数(m²/s)；d_t是爆珠壁材的厚度(m)；Re是Reynolds数；Sc是Schmidt数；U是干燥气体流速(m/s)；ρ和μ分别是干燥气体的密度(kg·m^-3)和粘度(kg·s^-1·m^-1)。

在一些实施方案中，拟合所得的

和(X-X_e)的函数关系是三次函数。

在一些实施方案中，拟合所得的

和(X-X_e)的函数关系如下：

在一些实施方案中，所述爆珠壁材的成分包括植物胶，例如果胶、琼胶、卡拉胶、阿拉伯胶。

在一些实施方案中，所述爆珠壁材的成分包括植物胶和水，例如由植物胶和水构成。

在一些实施方案中，所述干燥的条件包括：干燥温度T为20～30℃，环境相对湿度RH为30～50％，例如40％。

在一些实施方案中，爆珠直径为3～4mm，例如3.5mm。

在一些实施方案中，干燥后每个爆珠内的香精含量为20～25mg。

在一些实施方案中，干燥后爆珠壁材的重量为1.8～2.0mg。

在一些实施方案中，干燥前爆珠壁材的总重量为40～60mg，优选45～50mg。

在一些实施方案中，提供一种预测爆珠壁材中在干燥过程中水和干基含水率的随干燥时间变化的方法，包括：

(1)采集干燥初始态时爆珠壁材的干基含水率X，此时，X＝X₀；

其中，干燥初始态是指t＝0的时刻，t代表干燥时间，单位s；

(2)采集干燥平衡态时爆珠壁材的干基含水率X，此时，X＝X_e；

其中，干燥平衡态是指爆珠壁材的干基含水率X达到稳定；

(3)根据

与(X-X_e)的函数关系计算

(X的值由步骤(1)获得)；

所述

与(X-X_e)的函数关系是按上述任一项所述的方法拟合所得；

其中，ΔE和ΔE_e分布代表REA模型中的水分蒸发表观活化能和平衡活化能，单位J·kg^-1；

(4)根据以下关系式计算t时刻X对t的导数

其中，X为爆珠中水和干基含水率；

其中，

由步骤(3)获得；

ρ_v，sat(T)是对应干燥温度(T)下的饱和蒸汽浓度(kg·m^-3)，

ρ_v，b代表干燥时的蒸汽浓度，单位kg·m^-3，

ρ_v，b＝RH×ρ_v，sat(T)

m_t代表t时间爆珠壁材的总质量，单位kg；

T代表干燥温度，单位℃；

h_m代表传质系数，单位m·s^-1；

A代表爆珠的表面积，单位m²；

RH代表干燥时的相对湿度，单位％；

(5)根据以下关系式计算At后待干燥爆珠的水和干基含水率X_(n+1)Δt，

其中，

由上一步计算获得；

其中，Δt为预设的时间间隔，单位秒；

其中，n为零以上的整数；

(6)将步骤(5)计算得到的X＝X_(n+1)At重新代入步骤(3)；

(7)重复步骤(3)～(6)直至预设次数，获得不同干燥时间t时刻爆珠壁材中水和干基含水率。

在一些实施方案中，包括计算不同时间t爆珠壁材的总质量的方法：

m_t＝m_bX_t+m_b

其中，m_b为干燥初始态t＝0时间待干燥爆珠壁材的干基的重量。

在一些实施方案中，ΔE_e＝ln(RH)。

在一些实施方案中，Δt为1～5s，例如1～3s，例如1s。

在一些方面，提供一种确定珠壁材初始重量m₀上下限的方法，包括

(1)提供j个不同初始重量m₀ ¹...m₀ ^j的爆珠壁材样品，j为正整数，j≥2；

(2)根据上述方法预测每个爆珠壁材从初始重量m₀干燥至目标上限值m_max所需的时间t₁秒，

(3)根据上述方法预测每个爆珠壁材从初始重量m₀干燥至目标下限值m_min所需的时间t₂秒；

(4)筛选出满足t₂-t₁＝t_min的爆珠壁材样品，以其初始重量作为爆珠壁材初始重量下限值；

(5)筛选出满足t₂-t₁＝t_max的爆珠壁材样品，以其初始重量作为爆珠壁材初始重量上限值；

t_min为预设的时间差下限值，t_max为预设的时间差上限值。

在上述实施方案中，t_min＜t_max，m_min＜m_max。

基于上述方案，t₂-t₁表示适宜的收珠时间窗口。t₂-t₁过小(＜t_min)意味着窗口时间段很短，用于操作的时间不足。t₂-t₁太大(＞t_max)意味着窗口时间段较长，虽然操作的时间足够，但等待周期太长不利于提高生产效率。基于上述方案，在确定合理的t_min和t_max后，通过模型预测，就能够预测出干燥时间间隔为t_min～t_max之间的爆珠壁材样品重量范围m_min～m_max。在实际生产中，选择上述预测的该重量范围的爆珠壁材作为初始原料，干燥时间适中，特别适合实际生产过程中的操作。

在一些实施方案中，干基含水率的定义如下样品中水的重量与干基的重量之比。例如，对于质量为m克的样品，充分烘干后样品为n克，则干基含水率＝(m-n)/n×100％。

有益效果

本公开提供一种建立爆珠壁材干燥过程中相对活化能

和自由水X-X_e的函数关系。

本公开还提供基于上述函数关系预测爆珠壁材中在干燥过程中水和干基含水率的随干燥时间变化的方法。

本公开还提供基于上述函数关系预测爆珠壁材中在干燥过程中质量随时间变化的方法。

上述预测结果，为确定不同湿珠起始壁材重量、香精重量的干燥时间提供数据支撑。有助于更精准地管理干燥过程中的各参数。

附图说明

图1为实验1～3的爆珠壁材的干基含水率随时间变化的检测值的散点图；

图2为实验1～3相对活化能

与自由水(X-X_e)的检测值散点图和拟合曲线；

图3为实验1～3的干基含水率的拟合曲线与检测值的对比图；

图4为实验1～3的香精含量变化的实验值与预测值对比；

图5为实验1～3的爆珠壁材的干基含水率随时间变化的曲线以及香精重量随时间变化的曲线；

图6为实验4的干基含水率的拟合曲线与检测值的对比图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用传感器或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

1.1爆珠干燥实验

分别设计3个爆珠壁材干燥实验(实验1～3，如表1所示)，干燥温度25℃，相对湿度RH＝40％。三种爆珠壁材的初始重量分别为49.4mg、41.4mg和36.9mg，爆珠直径约为3.5mm，爆珠内香精重量在25-26mg之间。对三种爆珠进行干燥，在不同的干燥时间取样，分别检测香精重量和壁材的重量(结果见表1，单位mg)。

表1壁材重量和香精重量随干燥时间的变化

从表1的实验结果可知，爆珠在干燥60min后，香精都基本达到21-21.5的氛围以内，继续延长干燥时间，香精重量保持不变，说明此时壁材已形成致密层，香精无法从壁材孔道中溢出。

实验1、2和3采用不同初始重量的爆珠壁材，检测结果显示，干基含水率随干燥时间的变化规律基本一致，干基含水率随干燥时间的延长不断减小，最终降低至平衡值。在干燥初期曲线斜率较大，干基含水率下降较明显，干燥后期曲线平缓。

1.2爆珠壁材干燥动力学模型——REA模型

REA模型是利用化学反应工程的原理来模拟干燥动力学，它认为干燥过程是一个水分的蒸发和冷凝共同竞争的过程，因此对于爆珠的干燥过程，其干燥速率可以由式(1)来描述：

式中：m_w和m_t分别是爆珠壁材中水和原料的质量(kg)；t是干燥时间(s)；X是爆珠的干基含水率(kg·kg^-1)；h_m是传质系数(m·s^-1)；A是爆珠表面积(m²)；ρ_v，s是爆珠-空气界面上的蒸汽浓度(kg·m^-3)；ρ_v，b是干燥条件下的蒸汽浓度(kg·m^-3)。

REA模型假设水分蒸发是一个活化过程，必须克服活化能才得以发生，而水分冷凝则是一个自发的过程。因此爆珠-空气界面上的蒸汽浓度ρ_v，s可利用Arrhenius方程表示为：

式中：ΔE是表观活化能(J·kg^-1)；T是干燥温度(K)；ρ_v，sat(T)是对应干燥温度(T)下的饱和蒸汽浓度(kg·m^-3)；ρ_v，sat(T)和ρ_v，b可由如下方程计算得到：

ρ_v，b＝RH％×ρ_v，sat(T) (4)

质量平衡方程(1)可以由式(5)表达：

引入无量纲“相对活化能

”，其中(ΔE_e)是平衡活化能。REA模型假设在不同的干燥条件下，相对活化能与自由水之间的关系是一致的，因此当爆珠在任意条件下干燥时，相对活化能

和自由水(X-X_e)的关系如下：

ΔE_e＝-RTln(RH) (7)

式中：X_e是平衡干基含水率，平衡活化能(ΔE_e)可以由相对湿度RH和干燥温度(T)计算得到。

相对活化能代表水分从壁材中移除的难易程度。当壁材中干基含水率较高时，水分较容易蒸发出来，随着干燥过程的进行，壁材中的干基含水率下降，则相对活化能将逐渐升高，水分较难蒸发出来。当壁材中的水分达到平衡时(X＝X_e)，此时的相对活化能

为1。

根据方程(5)和(7)，方程(6)可以变形为方程(8)：

其中：dX/dt可以从实验中获得，传质系数(h_m)由以下方程计算得到：

Sh＝0.989Re^1/3Sc^1/3

(11)

ρ＝352T^-0.9992

(14)

μ＝-2.432×10^-11T²+6.153×10^-8T+2.22×10^-6

(15)

其中：Sh是Sherwood数；D_v是干燥气体的扩散系数(m²/s)；d_t是爆珠壁材的厚度(m)；Re是Reynolds数；Sc是Schmidt数；U是干燥气体流速(m/s)；ρ和μ分别是干燥气体的密度(kg·m^-3)和粘度(kg·s^-1·m^-1)。

1.3建立爆珠壁材干燥过程中相对活化能

和自由水(X-X_e)的函数关系

根据方程(8)，爆珠在不同壁材重量下的相对活化能可以由实验测得的干燥曲线计算得到。

图2为相对活化能

与自由水(X-X_e)的关系曲线。在干燥的初始阶段，相对活化能较低，壁材中的自由水较多，随着干燥的继续，水分不断蒸发，壁材中的水分减少至平衡干基含水率，此时的相对活化能

说明干燥已达到平衡，不再继续干燥。从图2中可以看出，在3个不同初始壁材重量条件下，相对活化能

与自由水(X-X_e)的3条关系曲线基本重合，说明相对活化能

与自由水(X-X_e)的关系受初始壁材质量的影响可以忽略。利用一元三次方程进行拟合，结果如下(R²＝0.8365)：

1.4预测爆珠壁材中在干燥过程中水和干基含水率值的随干燥时间变化的方法

概括地讲，利用REA模型对爆珠壁材的干燥特性曲线进行拟合的步骤包括：

(1)壁材初始质量m₀和干基含水率X₀以及干燥的温湿度条件，都与实验条件一致赋值；

(2)根据相对活化能与

与自由水(X-X_e)的一元三次方程(16)，可计算ΔE；

(3)根据方程(9)-(15)可初始传质系数h_m

(4)根据方程(8)计算干燥速率dX/dt；

(5)根据步骤(4)可以计算下一时间壁材的干基含水率；

(6)然后重复(2)-(5)步骤，得到干燥全过程的壁材干基含水率随时间的变化值。

下面以实验1为例，具体地预测爆珠壁材中在干燥过程中水和干基含水率值的随干燥时间变化：

(1)初始壁材重量为49.37mg，干基含水率X为39，X-X_e＝39-0.3＝38.7干燥温度25℃，相对湿度40％，

(2)根据方程(16)算出初始的(ΔE_v/ΔE_v，e)＝0.5288，根据方程(6)计算出此时的ΔE_v＝0.5288×2270＝1200.50J.mol^-1。

(3)根据方程(9)-(15)可初始传质系数h_m

(4)将所有数据代入方程(8)，计算得到dX/dt＝-0.004917s^-1。

(5)以300s为一个计算周期，下一时间300s的干基含水率干基含水率X＝39+300×dX/dt＝37.52。

(6)重复(2)-(5)步骤，得到干燥全过程的壁材干基含水率干基含水率随时间的变化值，见下表。

图3为实验1、2和3利用REA模型预测的壁材干燥曲线与实验值的对比结果。总体而言，拟合值与实验值能够很好的重合，说明REA模型能够比较精确地描述和预测壁材水分的干燥变化规律。

2.1爆珠香精干燥动力学模型——First-order kinetics模型

不同爆珠壁材重量下香精重量随时间变化如图4所示。香精重量随时间的变化可根据First-order kinetics进行拟合，其方程式如下：

ln(100-Q)＝ln Q₀-kt (17)

其中Q为香精损失的百分比，t为时间，k为常数。

线性拟合结果见图4，从图4可以看出，数据呈现很好的线性关系，k为0.00003061，R²＝0.9682，说明该模型可用于预测爆珠香精重量随干燥时间的变化。因此利用此模型，只需知道香精初始重量就可以预测香精重量随时间的变化。

3.1REA模型与First-order kinetics模型结合

将上述First-order kinetics模型和REA模型进行结合，绘制香精质量比随时间变化的曲线，以及实验1、2、3的壁材干基含水率随时间变化的曲线，如图5所示。

另外，从图5可以获得不同的初始壁材重量，以及壁材形成致密层后(即干燥60min后)所对应的壁材干基含水率，因此将初始壁材重量和干燥60min后的壁材干基含水率做线性拟合，得到方程：

致密层的干基含水率＝0.5249×初始壁材重量-2.4283 (18)

(R²＝0.9925)。

3.2对REA与First-order kinetics结合模型的验证

为了进一步验证REA与First-order kinetics结合模型的准确性，利用该模型对实验4进行预测。实验4爆珠壁材的初始重量为44.46mg，香精的初始重量为24.90mg。

利用方程(18)预测致密层的干基含水率为20.91。

利用REA模型预测达到致密层干基含水率所需要的时间为60min。

利用方程(17)预测60min时香精重量为20.33mg，实际香精重量为20.60mg。

利用REA模型预测干燥180min后的爆珠壁材重量为2.16mg，实际在180min的爆珠壁材重量为1.92mg。

图6示出通过REA模型预测的壁材干基含水率随时间变化的曲线，以及该曲线实验值的对比。从图6看出，上述模型的预测效果较好，再次说明了REA模型应用于预测爆珠壁材重量干燥动力学行为的准确性。

4.1爆珠干燥动力学模型在生产中的应用

下面进一步举例说明上述模型在生产中的具体应用。

爆珠成品最终的壁材质量将最终决定爆珠的压力值，为了保证压力值的稳定，一般规定干燥后的爆珠壁材重量在1.8-2.0mg。另外，爆珠成品最终的香精质量将最终决定爆珠的口感及直径，为了保证爆珠质量的稳定性，一般规定干珠香精重量在20.5-22.5mg。

在实际生产过程中，可以先根据REA干燥模型制定不同初始爆珠壁材重量所对应的干燥时间(如下表2)，在预测收珠时间取样，称壁材重量，如果值在1.8-2.0mg之内可收珠子，若没有达到，延长5min，再称壁材重量，如果值在1.8-2.0mg之内可收珠子，依次类推。通过此模型，能很好的控制最终干珠的壁材重量在1.8-2.0mg的范围以内，且成品珠的压力稳定性提高。

同时，从表2中也可以看出，当初始爆珠壁材重量较小时，允许感应的时间只有5min，这将造成干燥过程极不容易控制，因此尽量提高初始的爆珠壁材重量，爆珠壁材重量控制在45mg以上较为理想，允许的感应时间范围是15min。

表2根据REA模型制定初始爆珠壁材重量所对应的收珠时间

之后根据初始壁材重量，预测达到致密层时的干基含水率干基含水率，再根据REA模型得到达到致密层干基含水率干基含水率所需要的干燥时间。根据First-orderkinetics预测在达到预测形成致密层的干燥时间时，获得香精重量达到20.5-22.5mg所允许的初始香精重量范围。从表3可以看出，随着初始壁材重量的增大，香精的损失越大。

表3根据First-order kinetics模型制定初始香精重量允许波动范围

结合表2和表3的预测结果，为了干燥过程容易控制，尽量提高初始的爆珠壁材重量，爆珠壁材重量控制在45mg以上较为理想，允许的感应时间范围是15min，但是为了减少香精在干燥过程的损失，初始壁材重量不易过高，控制在50mg以内。所以最优的爆珠壁材重量是45-50mg之间，此时对应的香精重量在25-27.5mg之间。

以上应用举例有效说明本公开预测方法为确定不同湿珠起始壁材重量、香精重量的干燥时间提供数据支撑，有助于更精准地管理干燥过程中的各参数。

尽管本发明的具体实施方式已经得到详细的描述，但本领域技术人员将理解：根据已经公开的所有教导，可以对细节进行各种修改变动，并且这些改变均在本发明的保护范围之内。本发明的全部范围由所附权利要求及其任何等同物给出。

Claims (10)

1.一种建立爆珠壁材干燥过程中相对活化能

和自由水X–X_e的函数关系的方法，包括：

(1)采集干燥平衡态时爆珠壁材的干基含水率X，此时，X＝X_e；

其中，所述干燥平衡态是指爆珠壁材的干基含水率X达到稳定时的状态；

(2)采集不同干燥时间t时刻爆珠壁材的总质量m_t以及爆珠壁材的干基含水率X，并计算X与X_e的差值，即自由水X-X_e；

(3)根据以下关系式计算不同干燥时间t时刻的相对活化能

ΔE和ΔE_e分别代表REA模型中的水分蒸发表观活化能和平衡活化能，单位J·kg^–1；

ρ_v,sat(T)是对应干燥温度(T)下的饱和蒸汽浓度(kg·m^–3)；

ρ_v,b代表干燥时的蒸汽浓度，单位kg·m^–3；

ρ_v,b＝RH×ρ_v,sat(T)

m_t代表t时间爆珠壁材的总质量，单位kg；

T代表温度，单位℃；

h_m代表传质系数，单位m·s^–1；

A代表爆珠的表面积，单位m²；

RH代表干燥环境的湿度，单位％；

(4)根据不同干燥时间t的相对活化能

和自由水(X–X_e)的值，拟合

与(X-X_e)的函数关系。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，根据以下关系式计算传质系数h_m：

Sh＝0.989Re^1/3Sc^1/3；

ρ＝352T^-0.9992；

μ＝-2.432×10^-11T²+6.153×10^-8T+2.22×10^-6；

其中：Sh是Sherwood数；D_v是干燥气体的扩散系数(m²/s)；d_t是爆珠壁材的厚度(m)；Re是Reynolds数；Sc是Schmidt数；U是干燥气体流速(m/s)；ρ和μ分别是干燥气体的密度(kg·m^–3)和粘度(kg·s^–1·m^–1)。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，拟合所得的

和(X–X_e)的函数关系是三次函数。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，拟合所得的

和(X–X_e)的函数关系如下：

5.根据权利要求1所述的方法，所述爆珠壁材的成分含有植物胶。

6.根据权利要求1所述的方法，所述干燥的条件包括：干燥温度T为20～30℃，环境相对湿度RH为30～50％。

7.一种预测爆珠壁材中在干燥过程的干基含水率X的随干燥时间t变化的方法，包括：

(1)采集干燥初始态时爆珠壁材的干基含水率X，此时，X＝X₀；

其中，干燥初始态是指t＝0的时刻，t代表干燥时间，单位s；

(2)采集干燥平衡态时爆珠壁材的干基含水率X，此时，X＝X_e；

其中，干燥平衡态是指爆珠壁材的干基含水率X达到稳定时的值；

(3)根据

与(X-X_e)的函数关系计算

所述

与(X-X_e)的函数关系是按权利要求1～6任一项所述的方法拟合所得；

其中，ΔE和ΔE_e分布代表REA模型中的水分蒸发表观活化能和平衡活化能，单位J·kg^–1；

(4)根据以下关系式计算t时刻X对t的导数

其中，X为爆珠中水和干基含水率；

其中，

由步骤(3)获得；

ρ_v,sat(T)是对应干燥温度(T)下的饱和蒸汽浓度(kg·m^–3)，

ρ_v,b代表干燥时的蒸汽浓度，单位kg·m^–3，

ρ_v,b＝RH×ρ_v,sat(T)

m_t代表t时间爆珠壁材的总质量，单位kg；

T代表干燥温度，单位℃；

h_m代表传质系数，单位m·s^–1；

A代表爆珠的表面积，单位m²；

RH代表干燥时的相对湿度，单位％；

(5)根据以下关系式计算Δt后待干燥爆珠的水和干基含水率X_(n+1)Δt，

其中，

由上一步计算获得；

其中，Δt为预设的时间间隔，单位秒；

其中，n为零以上的整数；

(6)将步骤(5)计算得到的X＝X_(n+1)Δt重新代入步骤(3)；

(7)重复步骤(3)～(6)直至预设次数，获得不同干燥时间t时刻爆珠壁材中水和干基含水率。

8.根据权利要求7所述的方法，时间t爆珠壁材的总质量m_t根据如下公式计算：

m_t＝m_bX_t+m_b

其中，m_b为干燥初始态t＝0时间待干燥爆珠壁材的干基的重量。

9.根据权利要求7所述的方法，还包括计算不同时间t爆珠壁材的总质量的方法：

其中，m₀为干燥初始态t＝0时间待干燥爆珠壁材在壁材中水和干基的总重量；

其中，X_t根据权利要求7所述的方法预测获得。

10.一种确定珠壁材初始重量m₀上下限的方法，包括

(1)提供j个不同初始重量m₀ ¹…m₀ ^j的爆珠壁材样品，j为正整数，j≥2；

(2)根据权利要求8或9所述的方法预测每个爆珠壁材从初始重量m₀干燥至目标上限值m_max所需的时间t₁秒，

(3)根据权利要求8或9所述的方法预测每个爆珠壁材从初始重量m₀干燥至目标下限值m_min所需的时间t₂秒；

(4)筛选出满足t₂-t₁＝t_min的爆珠壁材样品，以其初始重量作为爆珠壁材初始重量下限值；

(5)筛选出满足t₂-t₁＝t_max的爆珠壁材样品，以其初始重量作为爆珠壁材初始重量上限值；

t_min为预设的时间差下限值，t_max为预设的时间差上限值。

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