烟丝在水平管气力输送过程中起动速度研究

利用高速摄像机和水平管气力输送系统研究了不同种类烟丝在水平管气力输送过程中的起动速度.通过捕获烟丝起动瞬间的运动图像,描述了在水平管气力输送过程中烟丝由静止状态开始旋转、翻滚直至达到悬浮状态的起动现象.考察了烟丝物理性质及输送管道性质对起动速度的影响,结果表明,烟丝起动速度随烟丝密度、当量直径、输送管道直径的增加而增大,其规律可由烟丝物理性质、输送气体性质及管道特性等组成的雷诺数Re和弗鲁德数Fr之间的关系式进行表征.通过对试验结果的回归分析,获得了计算烟丝起动速度的经验公式.     

烟丝整丝率变化率对卷烟卷接质量的影响

在烟丝整丝率达到80 0%以上、烟丝碎丝率控制在3 0%以内、烟丝填充值和纯净度分别≥4 2cm3/g和99 0%的情况下,通过控制烟支单支重量和卷烟机车速,研究了烟丝物理指标、跑条烟丝物理指标、烟丝整丝率变化率对烟支空头率及烟丝整丝率变化率对跑条烟丝结构和填充值变化率等的影响。结果表明:在试验条件下,烟丝结构、烟丝填充值等指标对烟支空头率的影响居于次要的地位,而整丝率变化率是影响烟支空头率的主要因素。整丝率变化率每提高1%,可使烟支空头率降低约0 2%,跑条烟丝整丝率提高约0 92%,跑条烟丝碎丝率降低约0 12%,烟丝填充值变化率增大约1 1%。     

水平侧吸式烟丝气力输送系统

为解决传统气力输送系统的烟丝分层、吸丝管堵丝和漏灰等问题,研究开发了水平侧吸式烟丝气力输送系统。结果表明:该系统可以明显改善配送烟丝结构,提升机台卷制质量,降低剔废率,提高烟支重量、总粒相物、焦油的控制精度,有效地保证了卷烟质量的稳定。     

梗签悬浮分离腔体内颗粒相运动的数值模拟研究

为了进一步降低烟梗中的含丝率,课题组根据烟丝和烟梗的密度不同,设计了悬浮分离腔体结构。首先利用流体力学中的相关公式求解出通入悬浮分离腔体内的气压范围;再利用FLUENT软件对腔体内部的气流速度及轨迹进行模拟仿真,对比得到0. 22 MPa下的负压可以达到相对理想的分离效果;最后采用离散相模型和Euler-Lagrange多相流求解的方法,在FLUENT软件中对悬浮分离腔体内烟梗的颗粒相运动进行数值模拟仿真,得到烟丝颗粒与烟梗颗粒在腔体中的捕捉率。分离后的烟梗中的含丝率由原先的10%～20%降低到3. 85%～8. 53%,进一步提高了烟丝利用率。     

不同卷烟机卷制对配方烟丝结构与卷制质量的影响

为了研究不同卷烟机卷制对配方烟丝结构与卷制质量的影响,分别用PASSIM和PROTOS两种卷烟机对同一牌号配方烟丝进行卷制试验,并测定了贮丝、卷烟机烟枪处烟丝结构和对应的烟支卷制质量。结果表明:同一牌号的配方烟丝经过不同卷烟机卷制后烟丝结构分变化趋势相同,但经过PROTOS卷烟机卷制后3.35mm以下各区间烟丝比例相对较大,长丝与短丝比例均匀性较好;长丝与中短丝比例均匀性好烟丝结构,卷制后的卷烟物理质量稳定性好,单支质量标准偏差偏低19%以上,烟支吸阻、硬度也相对较低。     

烟丝长度及其混料配比对细支卷烟质量特性的影响

为探索适宜细支卷烟的烟丝结构,分析了烟丝宽度、长度及不同长度烟丝混料配比与细支卷烟的烟支密度、物理指标和主流烟气指标的关系,结果表明:①烟支压实段(烟支端头第5～9 mm区间)密度、烟支密度压实比(压实段与17～52 mm区间填充段的密度比)均与烟丝长度呈负相关,而烟支密度标准偏差与烟丝长度正相关;烟支吸阻、硬度、滤嘴通风率、含末率、端部落丝量等指标与烟丝长度负相关;总粒相物、焦油量、水分、CO量与烟丝长度极显著正相关。②烟丝宽度0.85 mm时,细支卷烟的烟支密度、物理指标和主流烟气指标呈现良好的可调控性,且水分高而稳定,有利于抽吸品质中润感的保持;长度6.80 mm的烟丝混料配比为4.0%时,烟支压实比高,硬度、吸阻低,滤嘴通风率高,且指标稳定性好,主流烟气的焦油量和CO量均相对较低,烟碱量适中。③烟丝长度直接影响烟支轴向密度,进而通过烟支密度间接影响细支卷烟的物理指标和主流烟气指标。④通过对长度6.80 mm和≤2.29 mm烟丝的混料配比控制以及梗片的丝状处理,碎丝率增加约0.4百分点,卷烟机剔除率降低约1.0个百分点,吸阻稳定性提升,硬度略有增加,细支卷烟机生产效率有所提升。     

不同加工工序烟丝结构的关联性研究

通过灰色关联法对烘丝后、加香后、卷烟机料斗处、跑条处等环节的烟丝结构关联性及烟丝结构与卷烟物理质量进行关联性分析,为烟丝结构与物理指标关系研究做理论支撑,得到更加理想的烟草制品。结果表明：制丝线上各区间烟丝所占比例不仅与下一相邻环节所对应烟丝尺寸的区间具有较强关联性,而且还与下一相邻环节对应区间的下一尺寸的烟丝区间分布关系密切;烘丝后2.50mm～3.35mm尺寸的烟丝与加香后2.50mm～3.35mm尺寸的烟丝、加香后1.00mm～3.35mm尺寸的烟丝与料斗处1.00mm～2.50mm尺寸的烟丝、料斗处2.50mm～4.00mm尺寸的烟丝与跑条处1.00mm～3.35mm尺寸的烟丝均具有较强的关联性;跑条处不同尺寸的烟丝均与各成品烟支物理质量指标有不同程度的关联性。有效控制跑条处2.50mm～4.00mm尺寸的烟丝区间分布比例,可以得到较为适宜的卷烟物理质量及稳定性。     

外置式卷接机组梗签分离装置的设计

为降低成品烟丝中的梗中含丝率,减少烟丝浪费,在ZJ17卷接机组的基础上设计了一种外置式梗签分离装置。原机分离出的梗丝混合物进入梗签一次分离装置,在真空悬浮腔内将混合物再次分离;一次分离出的较重烟丝和梗签的混合物输送到除尘房,较轻烟丝输送到梗签二次分离装置,在离心分离腔内将混合物再次分离;二次分离出的较轻烟丝直接进入制烟环节,含有少量烟丝的梗签混合物进入吸尘室。利用Ansys Workbench14.0软件对两种真空悬浮腔进行仿真分析,结果显示:方形腔体的梗丝分离效果好于圆柱形腔体,风分气压范围为-1.8×10~5～-2.3×10~5Pa;将离心分离腔体设计为"马蹄形",有利于气流流速发生变化,减少烟丝造碎。以曲靖卷烟厂生产的"云烟(软珍品)""云烟(软紫)"两种卷烟牌号为对象进行测试,结果表明:(1)改进后ZJ17卷烟机组平均梗中含丝率从20.27%下降到1.80%,每台机组可节约烟丝3 180 kg∕年;(2)安装分离装置不会对烟支卷制质量产生影响。该装置可为提升卷烟厂精益生产水平提供支持。     

烟丝形态调控对中支卷烟卷制质量及稳定性的影响

为找到中支卷烟适宜的烟丝形态,以烟丝特征长度表征烟丝形态,采用烟丝形态调控技术,分析了中支卷烟烟丝不同特征长度与质量指标及稳定性关系。结果表明:①烟丝特征长度在2.35~2.85 mm(卷制前)范围内,中支卷烟物理指标稳定性较好; ②空头率、烟支密度标准偏差和密度分布一致性系数η值均随特征长度减小呈先降低后增大的趋势。③当烟丝特征长度在2.35~2.80 mm(卷制前)范围内,卷制烟支样品端部落丝量较小、燃烧锥落头倾向较低,但动态吸阻分布一致性存在波动。④综合分析,考虑到配方间差异,中支卷烟烟丝特征长度在2.35~2.85 mm(卷制前)范围内,辊筛频率在37~47 Hz之间,物理指标稳定性、烟支密度一致性较好,空头率和燃烧锥落头倾向较低,端部落丝量较小。      

温度对成品烟丝造碎率及尺寸分布均匀性的影响

为研究温度对配方烟丝造碎率及尺寸分布均匀性的影响,采用烟丝结构分布方程分析了不同温度烟丝破碎后尺寸分布规律.结果表明:在试验温度范围内,①烟丝的造碎率随着温度的升高而降低,相同温度下烟丝的造碎率是:三类烟＞二类烟＞一类烟;温度对不同等级烟丝的影响程度不同:一类烟＞二类烟＞三类烟;②不同温度烟丝,其破碎后尺寸分布的差异性...