本發(fā)明專利技術(shù)公開一種煙絲烘干實驗方法，包括：接收實驗類型指令，選擇實驗類型；按照所選擇實驗類型，從預(yù)設(shè)的模型庫中選擇相應(yīng)的煙絲烘干數(shù)學(xué)模型，包括氣流空氣動力學(xué)模型和干燥設(shè)備幾何模型；接收所選擇實驗類型對應(yīng)的實驗參數(shù)，加入所選擇數(shù)學(xué)模型；對所選擇的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行模擬運算，獲得煙絲烘干實驗結(jié)果。通過計算機(jī)數(shù)值模擬煙絲烘干過程，可以方便地獲得煙絲烘干過程中的氣流參數(shù)及溫度等分布參數(shù)，節(jié)省實驗成本，加快實驗周期。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及利用計算機(jī)進(jìn)行數(shù)值仿真實驗的方法，特別涉及一種。
技術(shù)介紹
煙絲烘干是煙草行業(yè)中的一個重要生成過程，加工參數(shù)對于產(chǎn)品的感官質(zhì)量、化 學(xué)成分有著十分重要的影響。由于煙絲烘干機(jī)中的氣流運動狀況與溫度分布狀況很難測 試，通過常規(guī)方法難以獲得全部數(shù)據(jù)。目前，已有通過實驗機(jī)獲得煙草加工參數(shù)的實驗方 法，但存在組織實驗困難、花費成本及時間相對較多等缺陷，不利于普遍推廣使用。由于煙 絲烘干實驗手段的限制，導(dǎo)致產(chǎn)品研制、生產(chǎn)周期較長，不利于提升企業(yè)的競爭力，這就有 必要研究一種更為簡便、有效的。
技術(shù)實現(xiàn)思路
有鑒于此，本專利技術(shù)目的在于提供一種，可以方便地獲得煙絲烘 干過程中的氣流參數(shù)及溫度等分布參數(shù)。為解決以上技術(shù)問題，本專利技術(shù)的技術(shù)方案是，一種，包括接收實驗類型指令，選擇實驗類型；按照所選擇實驗類型，從預(yù)設(shè)的模型庫中選擇相應(yīng)的煙絲烘干數(shù)學(xué)模型，包括氣 流空氣動力學(xué)模型和干燥設(shè)備幾何模型；接收所選擇實驗類型對應(yīng)的實驗參數(shù)，加入所選擇數(shù)學(xué)模型；對所選擇的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行模擬運算，獲得煙絲烘干實驗結(jié)果。干燥設(shè)備幾何模型包括氣流干燥設(shè)備幾何模型，包括一級模型，對應(yīng)工藝蒸汽流經(jīng)燃燒爐加熱后的水平管；二級模型，對應(yīng)與水平管連通的煙絲干燥上升管；三級模型，對應(yīng)與干燥上升管頂端連通的旋風(fēng)分離器。實驗類型包括氣流分布狀況實驗，其氣流分布實驗的實驗參數(shù)包括干燥上升管的 氣流速度、氣流溫度及氣體密度。氣流分布實驗的實驗結(jié)果包括蒸汽流的流線圖。實驗類型包括溫度分布狀況實驗，其實驗參數(shù)包括噴入蒸汽流量。實驗類型包括煙絲運動實驗，其實驗參數(shù)包括煙絲流量、入口煙絲含水率及干燥 除去水速度。以水珠顆粒模型模擬選定含水率及流量的煙絲。對實驗結(jié)果進(jìn)行分析與評價，優(yōu)選產(chǎn)品的加工參數(shù)。干燥設(shè)備幾何模型包括滾筒干燥設(shè)備幾何模型，包括滾筒幾何模型及滾筒內(nèi)部抄 板幾何模型。氣流空氣動力學(xué)模型包括氣流連續(xù)性方程、動量方程、能量方程。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)通過計算機(jī)技術(shù)模擬煙絲烘干過程，可獲得煙絲烘干過 程的氣流及溫度分布等參數(shù)，實驗不受場地與時間限制，實施起來較為方便。這種實驗方 法的周期較短，有利于加快產(chǎn)品研制進(jìn)程，同時也節(jié)約了生產(chǎn)成本，提高了企業(yè)的市場競爭 力。附圖說明圖1是本專利技術(shù)流程圖。 具體實施例方式本專利技術(shù)的基本構(gòu)思是，采用計算機(jī)手段模擬煙絲烘干過程，獲得煙絲烘干過程的 氣流及溫度等參數(shù)。下面結(jié)合附圖與具體實施例進(jìn)行說明。參見圖1，煙絲烘干數(shù)值模擬實驗方法包括以下步驟S101、接收實驗類型指令，選擇實驗類型。煙絲烘干實驗過程可以測試多種參數(shù)，因此設(shè)有多種實驗類型，如氣流分布狀況 實驗、溫度分布實驗、煙絲運動實驗等等。接收到實驗類型指令后，即可選擇相應(yīng)實驗類型 并進(jìn)行后續(xù)流程。S102、按照所選擇實驗類型，從預(yù)設(shè)的模型庫中選擇相應(yīng)的煙絲烘干數(shù)學(xué)模型。根據(jù)煙絲烘干設(shè)備的特點，預(yù)先建立相應(yīng)地數(shù)學(xué)模型，包括氣流空氣動力學(xué)模型 (氣流連續(xù)性方程、動量方程、能量方程等)、及干燥設(shè)備幾何模型，編制成相應(yīng)模塊軟件存 入模型庫中。當(dāng)選擇相應(yīng)實驗類型后，即可從模型庫中調(diào)取相應(yīng)的軟件模塊，建立起數(shù)值實 驗方法所需要的數(shù)學(xué)模型。S103、接收所選擇實驗類型對應(yīng)的實驗參數(shù)，加入所選擇數(shù)學(xué)模型。針對所選擇數(shù)學(xué)模型，加入實驗所必須的參數(shù)如邊界條件等，使得實驗過程在預(yù) 設(shè)工藝條件下進(jìn)行，保證實驗結(jié)果具有較高的置信度。S104、對所選擇的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行模擬運算，獲得煙絲烘干實驗結(jié)果。完成上述步驟后，即可上機(jī)對煙絲烘干過程進(jìn)行模擬運算，獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)、圖表 或圖像等實驗結(jié)果。這些結(jié)果可進(jìn)一步分析評價，如滿足預(yù)期要求，則可根據(jù)所選擇實驗參 數(shù)確定工藝參數(shù)。S105、判斷是否繼續(xù)實驗，若是，返回步驟S103;若否，進(jìn)入步驟S106。實驗過程往往需要重復(fù)進(jìn)行，此時需重新選擇實驗參數(shù)，否則可終止數(shù)值模擬過程。S106、對實驗結(jié)果進(jìn)行人工分析與評價，優(yōu)選產(chǎn)品的加工參數(shù)。通過數(shù)值模擬得到的結(jié)果一般需要通過人工評價與分析，以便篩選出合適的工藝 參數(shù)，保證產(chǎn)品質(zhì)量。當(dāng)然，對于某些特定類型實驗，此過程也可通過專家智能系統(tǒng)進(jìn)行，在 此不再贅述。上述實驗方法應(yīng)用十分方便，下面以兩個應(yīng)用實例進(jìn)行說明。例1、氣流干燥方式氣流管式干燥應(yīng)用于粉粒狀物的干燥、分離，目前國內(nèi)煙草行業(yè)使用的氣流干燥 設(shè)備主要有Dickinson Iegg公司的HXD高溫氣流式葉絲干燥機(jī)和德國HAUNI公司的HDT 過熱蒸氣干燥機(jī)。在這種方式下，除建立空氣動力學(xué)模型、氣流干燥設(shè)備的幾何模型外，還 可進(jìn)一步考慮以下因素氣流干燥器機(jī)的傳熱，因氣流干燥機(jī)內(nèi)氣流與煙絲之間主要以對流傳熱為主，需 引入對流傳熱方程；氣流干燥器機(jī)的傳質(zhì)，需引入氣流干燥機(jī)內(nèi)氣流與煙絲之間的傳質(zhì)過程模型；液滴蒸發(fā)模型，需引入考慮液滴蒸發(fā)速率方程等。對于德國HAUNI公司生產(chǎn)的一種在線高速膨脹干燥系統(tǒng)(HDT)，預(yù)設(shè)煙絲烘干數(shù) 學(xué)模型包括氣流干燥設(shè)備幾何模型，包括一級模型，對應(yīng)工藝蒸汽流經(jīng)燃燒爐加熱后的水平管；二級模型，對應(yīng)與水平管連通的煙絲干燥上升管；三級模型，對應(yīng)與干燥上升管頂端連通的旋風(fēng)分離器。該幾何模型較好地模擬了 HDT設(shè)備，可進(jìn)行氣流分布狀況、溫度分布狀況、煙絲運 動等實驗，其中氣流分布實驗的實驗參數(shù)包括干燥上升管的氣流速度、氣流溫度及氣體密度等， 其實驗結(jié)果包括蒸汽流的流線圖；溫度分布狀況實驗的實驗參數(shù)包括噴入蒸汽流量等；煙絲運動實驗的實驗參數(shù)包括煙絲流量、入口煙絲含水率及干燥除去水速度等， 具體可以水珠顆粒模型模擬所選擇含水率及流量的煙絲。按照上述方法進(jìn)行實驗，可得到多種實驗結(jié)果，以下為幾種實驗情形的結(jié)果(1) HDT干燥段工藝氣流流線表1列出的邊界條件為HDT工藝參數(shù)，實驗結(jié)果表明氣流經(jīng)水平管到達(dá)干燥上升 管后氣流速度下降，在旋風(fēng)分離器內(nèi)氣流速度下降更快；氣流圍繞旋風(fēng)分離器中心線到達(dá) 底部后又從底部螺旋上升到頂部，進(jìn)入到氣流回風(fēng)管中，在回風(fēng)管中氣流被加速，在出口處 速度達(dá)到最大值。表1、HDT干燥段工藝參數(shù) (2) HDT干燥上升管中的煙絲運動 采用表1中的工藝參數(shù)，將水分為22%流量為500kg/h的煙絲，換算成110kg/h的 水珠顆粒模型，通過水珠顆粒模型模擬干燥過程中的傳質(zhì)過程，水珠顆粒直徑越小表示干 燥中煙絲水分越小。為減少計算量，截取干燥上升管作為幾何模型，可得到干燥上升管中水 珠顆粒直徑變化圖。實驗結(jié)果表明干燥過程中，煙絲入口處到干燥管的彎頭附近，水珠顆粒直徑下降最快，干燥管頂端水珠顆粒直徑下降最慢；這也就表明煙絲入口到彎頭處干燥 速度最快，干燥管頂端干燥速度最慢。(3)HDT干燥上升管中噴入蒸汽的水分傳質(zhì)速度HDT在煙絲入料口上設(shè)有蒸汽噴管，在煙絲進(jìn)料時噴加蒸汽，對煙絲起到增溫增濕 的作用。噴入蒸汽在干燥管中水分的傳質(zhì)過程實驗結(jié)果表明噴入蒸汽在工藝風(fēng)推動下射 向彎頭處，主要傳質(zhì)過程集中在蒸汽噴入口到彎頭這一塊區(qū)域；彎頭的幾何尺寸影響蒸汽 水分的傳質(zhì)過程，如果彎頭半徑過小，蒸汽噴射會使煙絲在彎頭處結(jié)繩并且出現(xiàn)濕團(tuán)。例2、滾筒干燥方式滾筒干燥比較氣流干燥而言，具有熱能利用效率高、產(chǎn)品的干燥質(zhì)量穩(wěn)定、產(chǎn)品香 氣散失少的優(yōu)點。但這種干燥設(shè)備中的氣流運動狀況很難現(xiàn)場測試，為此需建立的數(shù)學(xué)模 型首先，引入氣流連續(xù)性方程、動量方程及能量方程等本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
一種煙絲烘干實驗方法，其特征在于，包括：接收實驗類型指令，選擇實驗類型；按照所選擇實驗類型，從預(yù)設(shè)的模型庫中選擇相應(yīng)的煙絲烘干數(shù)學(xué)模型，包括氣流空氣動力學(xué)模型和干燥設(shè)備幾何模型；接收所選擇實驗類型對應(yīng)的實驗參數(shù)，加入所選擇數(shù)學(xué)模型；對所選擇的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行模擬運算，獲得煙絲烘干實驗結(jié)果。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：江威，
申請(專利權(quán))人：廣東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：81[中國|廣州]
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