[发明专利]一种烟草燃烧热测量装置

说明书

技术领域：

本发明涉及一种烟草燃烧热测量装置，属于热量测量技术领域。

背景技术：

卷烟是一种依靠燃烧来体现其品质的特殊消费品。烟草燃烧热是烟草燃烧特性的重要参数之一，与烟草感官质量、烟气中香味成分形成和有害物质释放以及卷烟引燃特性等都密切相关。

目前，可用于材料燃烧热的测量装置主要包括锥型量热仪和微燃烧量热仪。锥形量热仪和微燃烧量热仪的设计均是根据氧消耗原理，具体指物质燃烧时每消耗单位质量的氧会产生基本上相同的热量，即物质的氧消耗燃烧热基本相同。氧消耗原理是由Thornton在1917年发现的。Huggett在1980年应用氧消耗原理对常见的易燃聚合物及天然材料进行了系统计算，得到了氧消耗燃烧热的平均值为13.1kJ/g，材料间的E值偏差为5%。需要说明的是，燃烧热释放特性与材料所处燃烧环境密切相关，对于烟草来说，其燃烧热的测量只有在接近卷烟燃烧环境的条件下才更具有价值和实际意义。现阶段，大量实验和数值模拟结果已经证实，卷烟燃烧环境处于贫氧富氢的阴燃状态。锥型量热仪是用于测试特定规则试样在氧气充足的敞开体系内剧烈燃烧情况下的热释放，由于烟草样品物理性状的特殊性，很难实现其对烟草燃烧热的精确测量。微燃烧量热仪在测定材料的燃烧热释放时，是将极少量（一般4-5毫克）样品在裂解炉充分裂解后，再将裂解气体置于燃烧炉燃烧，因此其反映的是微观尺度下物质的热解和燃烧行为，而且重复性较差。很明显，锥型量热仪和微燃烧量热仪都无法做到模拟卷烟贫氧燃烧环境，不适用于烟草燃烧热的测量。

标准ISO19700提出了等值比（）的概念，核心在于控制燃料的产生速率（v_燃料）与空气的供给速率（v_空气）之比，具体如下式所示，

当=1，>1时，分别代表材料在空气充足，化学当量比（理论值）时和贫氧条件下的稳态燃烧。其中，的物理含义是指燃料中的各元素充分燃烧时空气的供应量。因此，基于氧消耗原理，利用可控等值比法就可以准确测量烟草在模拟卷烟燃烧环境下的燃烧热。

发明内容：

为克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种烟草燃烧热测量装置，实现了对烟草在稳定贫氧燃烧状态下燃烧热的准确测量。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

一种烟草燃烧热测量装置，其包括：

供气装置、燃烧装置、过滤装置以及分析装置；

所述燃烧装置包括环形加热炉及环形加热炉控制器，石英管设于所述环形加热炉内的一端为加热端，另一端为非加热端，在所述非加热端设有密封件，石英舟设于所述石英管内并由外部的步进电机推动能够在石英管内匀速移动，在所述密封件上设有两个通孔用于供气管路通路和步进电机传动通路，所述供气管路与所述供气装置连通；

所述环形加热炉加热的温度范围在室温至1200℃，其炉腔内径略大于石英管的外径，以使石英管与环形加热炉炉腔之间的间隙尽量小；

所述过滤装置包括直接连接在所述环形加热炉出气端的耐高温过滤器以及与所述分析装置连通的第二级过滤器，所述耐高温过滤器与所述第二级过滤器之间通过冷却管路连接；

所述过滤装置用于过滤燃烧产物中的粒相物，避免对分析装置的影响；

所述分析装置包括通过管路与所述第二级过滤器连通的氧气分析仪，所述管路中设有第一流量计。

所述供气装置包括储气罐及第二流量计，所述储气罐通过所述供气管路向所述环形加热炉供气，所述第二流量计设于所述供气管路上。供气装置的气源为压缩空气或者是合成空气（79%氮气+21%氧气），如果是压缩空气则要求其进入流量计之前要进行除湿除尘，除湿用干燥剂，如无水氯化钙等，除尘则用滤纸，如石英滤纸、玻璃纤维滤纸等；所述第二流量计为单一的空气流量计或者氮气、氧气流量计组合，这取决于所用气源；

所述氧气分析仪为顺磁性氧分析仪，分析范围至少在0-25%之间。

一种烟草燃烧热测量装置，其包括：

供气装置、燃烧装置、过滤装置以及分析装置；

所述燃烧装置包括环形加热炉及环形加热炉控制器，石英管设于所述环形加热炉内的一端为加热端，另一端为非加热端，在所述非加热端设有密封件，石英舟设于所述石英管内并由外部的步进电机推动能够在石英管内匀速移动，在所述密封件上设有两个通孔用于供气管路通路和步进电机传动通路，所述供气管路与所述供气装置连通；