CN102564892B - 吸阻标准棒压降减少值的测量方法以及该值用于检测吸阻仪抽吸管路设计是否合理的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及卷烟吸阻(或压降)的测量领域，尤其涉及一种吸阻标准棒压降减少值的测量方法以及该值用于检测吸阻仪抽吸管路设计是否合理的方法。吸阻标准棒输出端流量和吸阻标准棒压降减少值的测量方法，该方法通过建立吸阻标准棒压降减少值ΔP′与吸阻标准棒输出端流量V₁和两端压降的关系模型，可以方便的计算出吸阻标准棒压降减少值ΔP′和吸阻标准棒输出端流量V₁这两个判断参数依据，具有检测方便，计算简便的特点。

Description

吸阻标准棒压降减少值的测量方法以及该值用于检测吸阻仪抽吸管路设计是否合理的方法

技术领域

本发明涉及卷烟吸阻(或压降)的测量领域，尤其涉及一种吸阻标准棒压降减少值的测量方法以及该值用于检测吸阻仪抽吸管路设计是否合理的方法。

背景技术

卷烟吸阻和滤棒压降是卷烟滤棒物理指标的重要参数，为保证其测量准确性，需采用吸阻标准棒对吸阻仪进行校准。目前，各吸阻仪均采用标准恒流孔即CFO(Critical Flow Orifice)作为其恒流发生装置以产生17.5mL/s的气流。在仪器校准过程中，由于抽吸管路中存在电磁阀、过滤器等阻尼元件，导致管路上产生一定大小的压降，该压降值的不同会影响吸阻标准棒输出端的气体流量，进而影响吸阻标准棒的吸阻值。目前，还未有一种很好的可以用来于检测吸阻仪抽吸管路设计是否合理的方法。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的一个目的是提供吸阻标准棒输出端流量和吸阻标准棒压降减少值的测量方法，本发明的另外一个目的是提供一种用于检测吸阻仪抽吸管路设计是否合理的方法，该方法具有检测方便，计算简便的特点。

为了实现上述第一个目的，本发明采用了以下的技术方案：

吸阻标准棒输出端流量和吸阻标准棒压降减少值的测量方法，该方法包括以下的步骤：

1)吸阻标准棒校准仪器的管路包括负压发生器、检测头、CFO和抽吸管路，检测头、抽吸管路、CFO和负压发生器依次相连接，标准棒输出端为A，CFO入口端为B，B处流量Q₂保持17.5ml/s不变，大气压为P_atm，抽吸管路压降为ΔP，测得标准棒两端的压降为P₁，即标准棒吸阻为P₁；

2)对于A、B端气体满足气体状态方程PV＝nRT

在此考虑气体为定常流动，体积流量Q是同等时间内流过的体积V除以时间t，考虑两边同除以时间，有

(P_atm-P₁)V₁/t＝(P_atm-P₁-ΔP)V₂/t       (1)

有

$V_1=\frac{P_{\mathrm{atm}}-P_1-\mathrm{\ΔP}}{P_{\mathrm{atm}}-P_1}{V}_2=(1-\frac{\mathrm{\ΔP}}{P_{\mathrm{atm}}-P_1})V_2---\left(2\right)$

可知在P_atm与P不变的情况下，抽吸管路压降越大，流经标准棒输出端体积流量越小,V₁/t为吸阻标准棒输出端流量,即Q₁，V₂/t为CFO入口端流量,即Q₂；

2)对于同一根吸阻标准棒而言，其压降满足哈根－泊肃叶定理，即标准棒吸阻与输出端流量成正比，有

$\frac{P_1}{P^{\′}}=\frac{V_1}{17.5}=\frac{V_1}{V_2}---\left(3\right)$

则在有抽吸管路压降造成实际流量变小的情况下，标准棒的吸阻P₁有

$\frac{P_1}{P^{\′}}=1-\frac{\mathrm{\ΔP}}{P_{\mathrm{atm}}-P_1}---\left(4\right)$

解得：

$P_1=\frac{P_{\mathrm{atm}}+P^{\′}-\sqrt{{(P_{\mathrm{atm}}-P^{\′})}^2+4P^{\′}\mathrm{\ΔP}}}{2}---\left(5\right)$

而标准棒在17.5ml/s流量和实际流量下的压降减少值ΔP′为

$\mathrm{\Δ}{P}^{\′}{=P^{\′}-P}_1=\frac{P^{\′}{-P}_{\mathrm{atm}}+\sqrt{{(P_{\mathrm{atm}}-P^{\′})}^2+4P^{\′}\mathrm{\ΔP}}}{2}---\left(6\right).$

为了实现上述第二个目的，本发明采用了以下的技术方案：

用于检测吸阻仪抽吸管路设计是否合理的方法，该方法包括以下的步骤：

1)通过所述的方法计算吸阻标准棒输出端流量V₁/t和吸阻标准棒压降减少值ΔP′所述的吸阻标准棒输出端流量V₁/t计算公式如下：

$V_1=\frac{P_{\mathrm{atm}}-P_1-\mathrm{\ΔP}}{P_{\mathrm{atm}}-P_1}{V}_2=(1-\frac{\mathrm{\ΔP}}{P_{\mathrm{atm}}-P_1})V_2;$

吸阻标准棒压降减少值ΔP′计算公式如下：

$\mathrm{\Δ}{P}^{\′}{=P^{\′}-P}_1=\frac{P^{\′}{-P}_{\mathrm{atm}}+\sqrt{{(P_{\mathrm{atm}}-P^{\′})}^2+4P^{\′}\mathrm{\ΔP}}}{2};$

上述的P1为吸阻标准棒两端的实际压差，P1的计算公式如下：

$P_1=\frac{P_{\mathrm{atm}}+P^{\′}-\sqrt{{(P_{\mathrm{atm}}-P^{\′})}^2+4P^{\′}\mathrm{\ΔP}}}{2};$

上述的V₁/t为吸阻标准棒输出端流量；ΔP′为吸阻标准棒压降减少值；V₂/t为CFO入口端流量，值为17.5ml/s；ΔP为实际测得的抽吸管路压降，P为吸阻标准棒在17.5ml/s流量下测得的吸阻值；Pa为大气压；

2)通过吸阻标准棒输出端流量V₁/t和吸阻标准棒压降减少值ΔP′可接受的偏差值来判断抽吸管路设计是否合理。

本发明通过上述的技术方案，通过建立吸阻标准棒压降减少值ΔP′与吸阻标准棒输出端流量V₁/t和两端压降的关系模型，可以方便的计算出吸阻标准棒压降减少值ΔP′和吸阻标准棒输出端流量V₁/t这两个判断参数依据，具有检测方便，计算简便的特点。

附图说明

图1为吸阻标准棒校准仪器时的管路示意图。

具体实施方式

吸阻标准棒校准仪器时的管路示意图如图1所示，包括负压发生器1、检测头2、CFO装置3和抽吸管路4，由于管路中CFO入口端B处流量Q₂保持17.5ml/s不变，抽吸管路压降对标准棒输出端A处的流量Q₁的影响分析如下：

假设大气压为Pa，抽吸管路压降为ΔP，标准棒两端的压降为P₁(由于此时V₁不再是17.5ml/s，P₁也不再是标准棒的标称值)。

1)对于A、B端气体满足气体状态方程PV＝nRT

在此考虑气体为定常流动，体积流量Q是同等时间内流过的体积V除以时间t，考虑两边同除以时间，有

(P_atm-P₁)V₁/t＝(P_atm-P₁-ΔP)V₂/t        (1)

有

$V_1=\frac{P_{\mathrm{atm}}-P_1-\mathrm{\ΔP}}{P_{\mathrm{atm}}-P_1}{V}_2=(1-\frac{\mathrm{\ΔP}}{P_{\mathrm{atm}}-P_1})V_2---\left(2\right)$

可知在P_atm与P不变的情况下，抽吸管路压降越大，流经标准棒输出端体积流量越小。

2)对于同一根吸阻标准棒而言，其压降满足哈根－泊肃叶定理，即标准棒吸阻与输出端流量成正比，有

$\frac{P_1}{P^{\′}}=\frac{V_1}{17.5}=\frac{V_1}{V_2}---\left(3\right)$

则在有抽吸管路压降造成实际流量变小的情况下，标准棒的吸阻P₁有

$\frac{P_1}{P^{\′}}=1-\frac{\mathrm{\ΔP}}{P_{\mathrm{atm}}-P_1}---\left(4\right)$

解得：

$P_1=\frac{P_{\mathrm{atm}}+P^{\′}-\sqrt{{(P_{\mathrm{atm}}-P^{\′})}^2+4P^{\′}\mathrm{\ΔP}}}{2}---\left(5\right)$

而标准棒在17.5ml/s流量和实际流量下的压降减少值ΔP′为

$\mathrm{\Δ}{P}^{\′}{=P^{\′}-P}_1=\frac{P^{\′}{-P}_{\mathrm{atm}}+\sqrt{{(P_{\mathrm{atm}}-P^{\′})}^2+4P^{\′}\mathrm{\ΔP}}}{2}---\left(6\right)$

本发明通过上述的技术方案，按照公式(2)和(6)进行计算，结果如表1和表2所示。从表1中可以看出，抽吸管路压降越大，吸阻标准棒输出端流量越小；从表2中可以看出，抽吸管路压降越大，同一样品的吸阻值差异越大。通过设定吸阻标准棒压降减少值ΔP′与吸阻标准棒输出端流量V₁/t可接受的偏差值，可以判断检测吸阻仪抽吸管路设计是否合理。

Claims (2)

1.吸阻标准棒输出端流量和吸阻标准棒压降减少值的测量方法，其特征在于该方法包括以下的步骤：

1）吸阻标准棒校准仪器的管路包括负压发生器、检测头、CFO和抽吸管路，检测头、抽吸管路、CFO和负压发生器依次相连接， 标准棒输出端为A，CFO入口端为B，B处流量Q₂保持17.5ml/s不变，大气压为P_atm，抽吸管路压降为ΔP，测得标准棒两端的压降为P₁， 即标准棒吸阻为P₁；

2）对于A、B端气体满足气体状态方程                                                

在此考虑气体为定常流动，体积流量Q是同等时间内流过的体积V除以时间t，考虑两边同除以时间，有

                       (1)

有

                 (2)

可知在P _atm与P ₁不变的情况下，抽吸管路压降越大，流经标准棒输出端体积流量越小，V₁/t为吸阻标准棒输出端流量，即Q₁，V₂/t为CFO入口端流量，即Q₂；

3）对于同一根吸阻标准棒而言，其压降满足哈根－泊肃叶定理，即标准棒吸阻与输出端流量成正比，有

                                   (3)

则在有抽吸管路压降造成实际流量变小的情况下，标准棒的吸阻P ₁有

                                  (4)

解得：

                (5)

而标准棒在17.5ml/s流量和实际流量下的压降减少值ΔP′为

     (6)；

P’为吸阻标准棒在17.5ml/s流量下测得的吸阻值。

2.用于检测吸阻仪抽吸管路设计是否合理的方法，其特征在于该方法包括以下的步骤：

1）通过权利要求1所述的方法计算吸阻标准棒输出端流量V₁/t和吸阻标准棒压降减少值ΔP′所述的吸阻标准棒输出端流量V₁/t计算公式如下：

；

吸阻标准棒压降减少值ΔP′计算公式如下：

；

上述的P ₁为吸阻标准棒两端的实际压差，P ₁的计算公式如下：

；

上述的V ₁/t为吸阻标准棒输出端流量；ΔP′为吸阻标准棒压降减少值；V ₂/t为CFO入口端流量，值为17.5ml/s；ΔP为实际测得的抽吸管路压降，P’为吸阻标准棒在17.5ml/s流量下测得的吸阻值；P _atm为大气压；

2）通过吸阻标准棒输出端流量V1/t和吸阻标准棒压降减少值ΔP′可接受的偏差值来判断抽吸管路设计是否合理。