滾筒烘絲設(shè)備中煙絲軸向含水率分布與可控工藝參數(shù)關(guān)系研究.pdf

1、滾筒烘絲是卷煙制絲過程中廣泛采用的關(guān)鍵干燥工序,在滾筒內(nèi)通過筒壁和氣流的供熱脫除煙絲中水分,使煙絲充分松散,并產(chǎn)生一定卷曲,增加煙絲的填充能力,滿足后續(xù)工藝的要求。烘絲機(jī)的筒壁溫度、熱風(fēng)溫度、熱風(fēng)風(fēng)量和熱風(fēng)濕度等工藝參數(shù)都會(huì)影響烘絲后煙絲的內(nèi)在質(zhì)量和外在質(zhì)量,因此,研究可控工藝參數(shù)與烘絲過程中煙絲含水率分布之間的關(guān)系,對(duì)滾筒烘絲過程的優(yōu)化和提升烘絲設(shè)備的過程控制能力具有一定指導(dǎo)意義。
　　本課題利用自行設(shè)計(jì)的試驗(yàn)設(shè)備研究滾筒烘絲過

2、程中煙絲的運(yùn)動(dòng)過程和干燥特性,將煙絲干燥過程引起的煙絲特性變化對(duì)煙絲運(yùn)動(dòng)過程的影響加以充分考慮。利用煙絲運(yùn)動(dòng)模型和干燥動(dòng)力學(xué)模型的耦合,在每一個(gè)控制單元中建立差分方程組,運(yùn)用MATLAB軟件對(duì)差分方程組進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,模擬烘絲單元煙絲含水率和停留時(shí)間的變化過程。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.利用滾筒傳輸特性測(cè)試平臺(tái),分別考察不同滾筒轉(zhuǎn)速、傾角、筒內(nèi)氣速、加料速率和含水率條件下煙絲在滾筒內(nèi)停留時(shí)間的變化規(guī)律,基于經(jīng)典Friedman-M

3、arshall模型,引入含水率對(duì)模型進(jìn)行修正,建立用于預(yù)測(cè)滾筒內(nèi)煙絲停留時(shí)間的運(yùn)動(dòng)模型,并對(duì)所建立的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行驗(yàn)證。
　　研究結(jié)果表明:
　　(1)當(dāng)煙絲含水率一定,滾筒內(nèi)無氣流通過時(shí),煙絲在滾筒內(nèi)的平均停留時(shí)間隨滾筒轉(zhuǎn)速、傾角的增大而增加,與煙絲的質(zhì)量流量無關(guān);當(dāng)滾筒內(nèi)有氣流通過時(shí),停留時(shí)間隨氣速的增大而減少,隨煙絲質(zhì)量流量的增大而增加;
　　(2)當(dāng)滾筒操作條件一定時(shí),煙絲含水率對(duì)平均停留時(shí)間影響顯著,煙絲在滾筒

4、內(nèi)的停留時(shí)間隨含水率的增大而增加;
　　(3)在傳統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)停留時(shí)間預(yù)測(cè)模型中引入含水率作為修正系數(shù)后,停留時(shí)間模型預(yù)測(cè)值與試驗(yàn)值偏差降低,模型精度得到提高。
　　2.為表征干燥過程煙絲含水率隨停留時(shí)間的變化,利用一套自行設(shè)計(jì)批式滾筒模擬工業(yè)設(shè)備中的干燥環(huán)境,測(cè)定了干燥過程中煙絲含水率變化曲線。通過煙絲批示滾筒干燥動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn):
　　(1)煙絲滾筒干燥試驗(yàn)研究表明:煙絲干燥過程中水分比下降速率和干燥速率隨著筒壁溫度、熱

5、風(fēng)溫度、滾筒轉(zhuǎn)速以及熱風(fēng)風(fēng)量的增大而加快,隨著熱風(fēng)濕度的增大而減慢;
　　(2)在本課題研究中煙絲的干燥過程只出現(xiàn)降速干燥階段,煙絲是一種多孔毛細(xì)管結(jié)構(gòu)材料,在本課題試驗(yàn)設(shè)計(jì)的含水率范圍內(nèi),干燥過程中煙絲表面和內(nèi)部孔道不斷發(fā)生收縮,未能滿足恒速干燥的條件;
　　(3)選擇14種薄層干燥模型對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性擬合分析,最終選擇Midilli-Kunck薄層干燥模型來表征滾筒內(nèi)煙絲的干燥過程。
　　3.為更好地認(rèn)識(shí)和理解