CN204556458U - 一种模拟卷烟抽吸烟气气溶胶特性的测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种模拟卷烟抽吸烟气气溶胶特性的测试装置，其特征是由供气单元、热裂解单元、稀释单元以及检测单元构成；供气单元包括氮气贮罐和氧气贮罐，氮气贮罐和氧气贮罐的输出管路共同通过混合气流量计向热裂解单元提供氮氧混合气氛；被测样品置于热裂解单元中并经热裂解单元产生烟气；稀释单元是将来自热裂解单元的烟气稀释到检测单元可检测的浓度范围内；检测单元利用检测器对于经稀释单元稀释的烟气进行烟气气溶胶的实时检测。本实用新型可用于分析烟草在卷烟抽吸环境下烟气气溶胶浓度、粒径及其分布，为研究卷烟烟气气溶胶特性影响因素提供了行之有效的手段。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种模拟卷烟抽吸烟气气溶胶特性的测试装置，属于烟草测量技术领域。
背景技术
卷烟抽吸过程中，烟草通过燃烧/热解/蒸馏等反应生成了一种气、液、固并存的复杂多相气溶胶。气溶胶中分散着浓度极高的细小颗粒物。颗粒物的尺寸分布特征直接影响其在人体呼吸系统沉积部位，进而以不同程度影响着人体健康。同时，气溶胶中随颗粒粒度及其分布而变化的各种化学成分对烟气感官质量也会产生不同程度影响。因此，研究卷烟烟气气溶胶浓度、颗粒尺寸及分布等对提高卷烟安全性和感官质量都有重要的推动作用。
目前，对卷烟烟气气溶胶分析的报道中，基本是针对成品卷烟。因此，首先要制备实验卷烟，这给气溶胶特性影响因素的研究带了极大不便。通过构建模拟卷烟抽吸的装置，并联用气溶胶检测仪，来分析卷烟主要成分、升温速率、气氛等因素对气溶胶浓度、粒度及其分布、形貌等影响，无疑是一种高效便捷的方法。但迄今还没有相关技术方案的公开报导。
实用新型内容
本实用新型是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种模拟卷烟抽吸烟气气溶胶特性的测试装置，以实现对卷烟烟气气溶胶浓度、粒度及其分布特征的模拟测试，从而为卷烟烟气气溶胶释放特性的影响因素的研究提供行之有效的手段。
本实用新型为解决技术问题采用如下技术方案：
本实用新型模拟卷烟抽吸烟气气溶胶特性的测试装置的结构特点是：所述测试装置是由供气单元、热裂解单元、稀释单元以及检测单元构成；所述供气单元包括氮气贮罐和氧气贮罐，所述氮气贮罐和氧气贮罐的输出管路共同通过混合气流量计向所述热裂解单元提供氮氧混合气氛；被测样品置于所述热裂解单元中并经所述热裂解单元产生烟气；所述稀释单元是将来自热裂解单元的烟气稀释到检测单元可检测的浓度范围内；所述检测单元利用检测器对于经稀释单元稀释的烟气进行烟气气溶胶的实时检测。
本实用新型模拟卷烟抽吸烟气气溶胶特性的测试装置的结构特点也在于：所述检测单元中采用的检测器为电子低压冲击器或者扫描电迁移率气溶胶粒谱仪，所述检测器的检测信号接入用于数据分析的计算机中。
本实用新型模拟卷烟抽吸烟气气溶胶特性的测试装置的结构特点也在于：在所述氮气贮罐的输出管路设置氮气流量计，在所述氧气贮罐的输出管路中的氧气流量计。
本实用新型模拟卷烟抽吸烟气气溶胶特性的测试装置的结构特点也在于：所述热裂解单元的结构形式为：设置具有控制器的电加热炉为加热器件，石英管置于所述电加热炉内的一端为加热端，另一端为非加热端，石英舟置于所述石英管中，并能够沿石英管的轴向匀速移动，所述混合气流量计的输出管路接入所述石英管的非加热端，被测样品均匀铺于石英舟上。
本实用新型模拟卷烟抽吸烟气气溶胶特性的测试装置的结构特点也在于：所述热裂解单元的结构形式为：设置具有红外炉控制器的红外加热炉为加热器件，红外炉石英管置于所述红外加热炉中的一端为加热端，另一端为非加热端，被测样品放置在所述红外炉石英管中的加热端，并在所述红外炉石英管中填充玻璃纤维对被测样品进行定位。
本实用新型模拟卷烟抽吸烟气气溶胶特性的测试装置的结构特点也在于：所述稀释单元结构形式为：设置稀释箱，在所述稀释箱的顶部分别设置稀释排废口和压缩空气引入管，在所述压缩空气引入管中串联设置稀释过滤器和稀释流量计；所述石英管和红外炉石英管在其加热端与所述稀释箱相连通；所述检测单元中采用的检测器为电子低压冲击器或者扫描电迁移率气溶胶粒谱仪，以所述检测器对于稀释单元中导出的稀释烟气进气检测获得检测信号，并将检测信号接入用于数据分析的计算机。
与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在：
1、本实用新型将卷烟抽吸模拟装置与气溶胶粒径检测器相连接，构建了模拟卷烟抽吸烟气气溶胶特性的测试装置，可有效分析烟草在卷烟抽吸环境下烟气气溶胶浓度、粒径及其分布，避免了实验卷烟的制备，提高了实验效率，也为研究卷烟烟气气溶胶特性影响因素提供了行之有效方法。
2、本实用新型装置结构合理，操作简便，易于推广。
附图说明
图1为本实用新型实施例1结构示意图；
图2为本实用新型实施例2结构示意图；
图中标号：1供气单元、2热裂解单元、3稀释单元、4检测单元、10氮气贮罐、11氮气流量计、12氧气贮罐、13氧气流量计、14混合气流量计、20步进电机、21石英舟、22石英管、23电加热炉、24被测样品、25红外炉石英管、26红外加热炉、27红外炉控制器、28热电偶、29玻璃纤维、30稀释箱、31稀释排废口、32稀释过滤器、33稀释流量计、40检测器、41计算机。
具体实施方式
实施例1：
参见图1，本实施例中模拟卷烟抽吸烟气气溶胶特性的测试装置是由供气单元1、热裂解单元2、稀释单元3以及检测单元4构成；
如图1所示，本实施例中供气单元1包括氮气贮罐10和氧气贮罐12，氮气贮罐10和氧气贮罐12的输出管路共同通过混合气流量计14向热裂解单元2提供氮氧混合气氛；被测样品24置于热裂解单元2中并经热裂解单元2产生烟气；稀释单元3是将来自热裂解单元2的烟气稀释到检测单元4可检测的浓度范围内；检测单元4利用检测器40对于经稀释单元3稀释的烟气进行烟气气溶胶的实时检测。
具体实施中，检测单元4中采用的检测器40为电子低压冲击器或者扫描电迁移率气溶胶粒谱仪，检测器40的检测信号接入用于数据分析的计算机41中；在氮气贮罐10的输出管路设置氮气流量计11，在氧气贮罐12的输出管路中的氧气流量计13。
本实施例中，如图1所示，热裂解单元2的结构形式为：设置具有控制器的电加热炉23，采用环形加热炉，石英管22置于电加热炉13内的一端为加热端，另一端为非加热端，石英舟21置于石英管22中，并能够沿石英管22的轴向匀速移动，混合气流量计14的输出管路接入石英管22的非加热端，被测样品24均匀铺于石英舟21上。设置步进电机20，并由步进电机20推动石英舟21在石英管22内匀速移动至环形电加热炉23中。
本实施例中，稀释单元3结构形式为：设置稀释箱30，在稀释箱30的顶部分别设置稀释排废口31和压缩空气引入管，在压缩空气引入管中串联设置稀释过滤器32和稀释流量计33；石英管22和红外炉石英管25在其加热端与稀释箱30相连通；检测单元4中采用的检测器40为电子低压冲击器或者扫描电迁移率气溶胶粒谱仪，以检测器40对于稀释单元3中导出的稀释烟气进气检测获得检测信号，并将检测信号接入用于数据分析的计算机41。
图1所示装置用于模拟卷烟抽吸烟气气溶胶分布的测试过程为：
设定实验参数，包括加热温度、步进电机速率、氧气比例、气体流量、用于稀释的压缩空气流量等，待仪器稳定后，准确称取适量被测样品烟草均匀铺于石英舟21上，并置于石英管22中。开始实验，检测器40实时分析经稀释后的烟气，获得烟气气溶胶浓度、粒度及粒度分布数据。
本实施例通过控制热裂解单元2的温度、烟草样品的供应量以及进气供应量相对恒定来准确模拟烟草燃烧裂解环境，可以准确研究温度、空气系数对烟气气溶胶特性的影响，而且实验样品量可达到数十克级。
实施例2：
参见图2，本实施例中供气单元1、稀释单元3和检测单元4均与实施例1相同，与实施例1所不同的是，本实施例中热裂解单元2的结构形式为：设置具有红外炉控制器27的红外加热炉26为加热器件，以设置在加热炉26中的热电偶28为温度传感器，红外炉石英管25置于红外加热炉26中的一端为加热端，另一端为非加热端，被测样品24放置在红外炉石英管25中的加热端，并在红外炉石英管25中填充玻璃纤维29对被测样品24进行定位。
图2所示装置用于模拟卷烟抽吸烟气气溶胶分布的测试过程为：
设定实验参数，包括升温速率、氧气比例、气体流量、用于稀释的压缩空气流量等，待仪器稳定后，准确称取适量被测样品烟草置于红外炉石英管25中。开始实验，检测器40实时分析经稀释后的烟气，获得烟气气溶胶浓度、粒度及粒度分布数据。
本实施例能够用于研究升温速率对烟气气溶胶特性的影响，所用样品量一般低于1g；与实施例1中装置在应用上具有互补性。
Claims (6)
1.一种模拟卷烟抽吸烟气气溶胶特性的测试装置，其特征是：所述测试装置是由供气单元(1)、热裂解单元(2)、稀释单元(3)以及检测单元(4)构成；所述供气单元(1)包括氮气贮罐(10)和氧气贮罐(12)，所述氮气贮罐(10)和氧气贮罐(12)的输出管路共同通过混合气流量计(14)向所述热裂解单元(2)提供氮氧混合气氛；被测样品(24)置于所述热裂解单元(2)中并经所述热裂解单元(2)产生烟气；所述稀释单元(3)是将来自热裂解单元(2)的烟气稀释到检测单元(4)可检测的浓度范围内；所述检测单元(4)利用检测器(40)对于经稀释单元(3)稀释的烟气进行烟气气溶胶的实时检测。
2.根据权利要求1所述的模拟卷烟抽吸烟气气溶胶特性的测试装置，其特征是：所述检测单元(4)中采用的检测器(40)为电子低压冲击器或者扫描电迁移率气溶胶粒谱仪，所述检测器(40)的检测信号接入用于数据分析的计算机(41)中。
3.根据权利要求1所述的模拟卷烟抽吸烟气气溶胶特性的测试装置，其特征是：在所述氮气贮罐(10)的输出管路设置氮气流量计(11)，在所述氧气贮罐(12)的输出管路中的氧气流量计(13)。
4.根据权利要求1所述的模拟卷烟抽吸烟气气溶胶特性的测试装置，其特征是：所述热裂解单元(2)的结构形式为：设置具有控制器的电加热炉(23)为加热器件，石英管(22)置于所述电加热炉(13)内的一端为加热端，另一端为非加热端，石英舟(21)置于所述石英管(22)中，并能够沿石英管(22)的轴向匀速移动，所述混合气流量计(14)的输出管路接入所述石英管(22)的非加热端，被测样品(24)均匀铺于石英舟(21)上。
5.根据权利要求1所述的模拟卷烟抽吸烟气气溶胶特性的测试装置，其特征是：所述热裂解单元(2)的结构形式为：设置具有红外炉控制器(27)的红外加热炉(26)为加热器件，红外炉石英管(25)置于所述红外加热炉(26)中的一端为加热端，另一端为非加热端，被测样品(24)放置在所述红外炉石英管(25)中的加热端，并在所述红外炉石英管(25)中填充玻璃纤维(29)对被测样品(24)进行定位。
6.根据权利要求4或5所述的模拟卷烟抽吸烟气气溶胶特性的测试装置，其特征是：所述稀释单元(3)结构形式为：设置稀释箱(30)，在所述稀释箱(30)的顶部分别设置稀释排废口(31)和压缩空气引入管，在所述压缩空气引入管中串联设置稀释过滤器(32)和稀释流量计(33)；所述石英管(22)和红外炉石英管(25)在其加热端与所述稀释箱(30)相连通；所述检测单元(4)中采用的检测器(40)为电子低压冲击器或者扫描电迁移率气溶胶粒谱仪，以所述检测器(40)对于稀释单元(3)中导出的稀释烟气进气检测获得检测信号，并将检测信号接入用于数据分析的计算机(41)。
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|---|---|---|---|---|
| CN105572306A (zh) * | 2016-01-20 | 2016-05-11 | 江苏中烟工业有限责任公司 | 一种卷烟抽吸过程中空气流量分布的检测装置及其方法 |
| CN108375637A (zh) * | 2018-02-06 | 2018-08-07 | 陕西中烟工业有限责任公司 | 一种大容量加热不燃烧烟草制品模拟实验分析装置及方法 |
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