[发明专利]通过优化滤嘴通风率和打孔位置调控滤嘴过滤效率的方法

摘要

一种通过优化滤嘴通风率和打孔位置调控滤嘴过滤效率的方法，其特征在于：是通过获得的滤嘴通风率和打孔位置与滤嘴过滤效率之间的函数关系，并利用这两个参数来调控滤嘴达到最佳的过滤效率，具体方法包括：1)获得滤嘴通风率和打孔位置对卷烟过滤效率的影响规律；2)利用过滤效率影响规律确定滤嘴结构函数的变化；3)调整滤嘴打孔通风率和打孔位置。本发明的最大优点是能够通过调整滤嘴通风率或打孔位置来定向精确调控滤嘴过滤效率。

主权项

1.一种通过优化滤嘴通风率和打孔位置调控滤嘴过滤效率的方法，其特征在于：是通过获得的滤嘴通风率和打孔位置与滤嘴过滤效率之间的函数关系，并利用这两个参数来调控滤嘴达到最佳的过滤效率，具体方法包括：a、滤嘴通风率和打孔位置对卷烟过滤效率的影响规律普通卷烟滤嘴即不存在通风孔，是一个典型的高空隙纤维体，烟气气溶胶绝大部分颗粒粒径分布于0.1～1.0μm之间，远远小于滤嘴纤维直径和纤维之间的空隙，因此，滤嘴的过滤作用可看作是多个单纤维过滤作用的复合结果；则普通滤嘴的过滤效率可以表示为：式中：E‑卷烟滤嘴过滤效率，scellosilk‑单根纤维丝截面积，l‑表示滤嘴的总长度，R‑卷烟滤嘴半径，ηcellosilk‑单根纤维丝的过滤效率，‑滤嘴空隙率；而带有通风孔的卷烟滤嘴与普通卷烟滤嘴对烟气成分的过滤原理存在差异，卷烟滤嘴被通风孔分为滤嘴前段的长度为l1和滤嘴后段的长度为l2；烟气在滤嘴中的流动过程可以简化为：烟气从滤嘴前段进入，通过滤嘴通风孔之后，烟气主要在滤嘴后段半径为r的同心圆内流动，此过程前后烟气浓度不发生变化，流速增大；通过通风孔进入的空气主要在滤嘴后段半径为r的同心圆外侧流动，且两者流动速度相等；则卷烟滤嘴通风率η与滤嘴后段烟气通过面积和空气通过面积之比的关系为：式中：η‑卷烟滤嘴通风率；R‑卷烟滤嘴半径；r‑烟气在滤嘴后段流过的同心圆半径；因此，通风滤嘴考虑通风孔的影响，对过滤效率公式(1)进行修正，表示为：经过试验验证修正系数为滤嘴后段相对长度与滤嘴通风率的函数，即ψ＝(1‑ξ)+ξ(1‑η)式中：ξ‑滤嘴后端相对长度，ξ＝l2/lη‑卷烟滤嘴通风率；如公式(3)所示，卷烟滤嘴的过滤效率E随卷烟滤嘴半径R、滤嘴空隙率φ、滤嘴长度l、滤嘴单丝截面积scellosilk和修正系数ψ的变化而变化；对于已经固定规格的卷烟滤嘴，通过优化滤嘴打孔参数(η和ξ)来调控滤嘴过滤效率实际上是分析修正系数ψ＝(1‑ξ)+ξ(1‑η)的函数性质，由定义可得ξ和η的取值范围均为0到1；从以上修正系数ψ的函数关系可以看出，ψ函数随滤嘴后段长度比ξ的增大单调减小，随滤嘴通风率η的增加而单调减小，因为ψ函数并不是双线性函数，这就给调控滤嘴过滤效率提供了操作空间；由公式(3)可得，对于两种不同通风率和打孔位置的相同材料的滤嘴，其过滤效率E与ψ函数之间存在以下关系：b、利用过滤效率影响规律确定滤嘴结构函数的变化根据当前通风滤嘴过滤效率E1与期望调整后的过滤效率E2，以及现有的函数ψ1，采用公式(4)计算滤嘴函数ψ2；c、调整滤嘴打孔通风率和打孔位置利用卷烟滤嘴ψ函数的数值，根据需求调整滤嘴后段相对长度ξ或滤嘴通风率η，使得ψ函数满足过滤效率调整后的要求。