一种适用于烟草热物性测量的恒温试验装置及方法制造方法及图纸

一种适用于烟草热物性测量的恒温试验装置及方法，其特征在于：包括样品仓、为样品仓外部提供恒温的油浴系统、为样品仓仓内提供加热氮气的气路系统、以及数据采集系统、控制系统和计算机。该装置中的油浴系统可保证样品仓恒温，气路系统将氮气通入样品仓中，使烟草样品隔绝氧气，同时加速样品内部温度平衡。本发明专利技术可选用常温～300℃的循环油浴和氮气，以实现对样品温度和热解状态的控制。并可对循环油浴温度及氮气流量和温度等参数进行分别调节，有效控制样品仓内的温度和气氛。该装置适应多种试验参数，保证较高温度条件下烟草热物性测量环境温度与气氛恒定，为烟草（热解段）热物性测量提供稳定可靠的试验平台。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于烟草热物性测量的恒温试验装置及方法
本专利技术涉及烟草热物性测量领域，尤其是温度大于100℃的烟草热物性测量，具体涉及一种适用于烟草热物性测量的恒温试验装置及方法。
技术介绍
加热非燃烧烟草制品是一种新型战略性烟草制品，与传统卷烟相比，通常能够将危害性降低80%。加热非燃烧烟草制品热质传递问题是产品设计开发的核心问题，而烟草的热物性（导热系数、热扩散系数和体积热容等）与传导传热过程密切相关。加热非燃烧烟草原料体系热物性研究对传热现象分析、烟气产生机制以及产品结构设计非常重要。加热非燃烧烟草原料体系热物性测量中温度和气氛是两个重要的因素，温度和气氛是否可控直接影响烟草加热非燃烧状态下热物性测量的有效性和可靠性。烟草是一种热敏性生物质材料，温度较高时会发生物理或化学变化，甚至燃烧，这势必会影响烟草体系的热物性。控温精确、气氛可控和测量方便是加热非燃烧烟草原料体系热物性研究的必要条件。综上所述，烟草热物性参数是进行传热现象分析、烟气产生机制以及产品结构设计的重要基础数据，而温度和气氛是较高温度条件下烟草热物性测量的两个重要参数。前人对烟草热物性的研究主要集中在常温下烟草热物性，很少涉及到100℃以上烟草热物性的研究。
技术实现思路
针对烟草热物性研究的现状和现有技术的上述不足，本专利技术的目的是提供一种适用于烟草热物性测量的恒温试验装置及方法，以适应较高加热温度条件下烟草热物性测量的需要。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种适用于烟草热物性测量的恒温试验装置，包括样品仓、为样品仓外部提供恒温的油浴系统、为样品仓仓内提供加热氮气的气路系统、以及数据采集系统、控制系统和计算机，所述油浴系统包括恒温循环油泵、油浴箱及相应循环管路，恒温循环油泵使达到设定温度的导热油进入油浴箱，样品仓设置在油浴箱中；所述气路系统包括与样品仓连通的的氮气进气管路、出气管路以及设置在氮气进气管路上的气体加热器；所述数据采集系统包括设置在样品仓进、出气口上的温度传感器，油浴箱上的温度传感器，以及数据采集卡构成；所述控制系统包括设置在氮气进气管路上的质量流量控制器、设置在气体加热器上的PID温控仪、加热器出口气流温度传感器和继电器；所述数据采集系统和控制系统均与计算机相连接。所述恒温循环油泵具备加热与控温功能。样品仓的数量为两个，均设置在油浴箱中，样品仓内均与气路系统连通，在两样品仓的出气口上均设置有温度传感器。在油浴系统和气路系统的相应管路上均包覆有保温隔热材料在本专利技术中，控制系统的控制方式采用闭环回路控制。恒温仓采用PID自整定的恒温控制方法，通过将温度传感器测量反馈的温度值与设定值比较，控制继电器的通断进而控制加热器是否工作。利用上述装置进行烟草热物性测量的恒温试验方法是：通过分别对油浴温度、氮气流量与温度等参数进行有效控制，使得样品仓四周温度和进入样品仓的氮气温度保持恒定值，从而保证样品仓内烟草样品温度和惰性气氛的稳定，提高较高温度条件下烟草热物性测量的有效性和可靠性。采用上述结构的适用于烟草热物性测量的恒温试验装置，其特点为：1)恒温循环油泵具备加热与控温功能，与油浴箱连接的管路外覆有保温材料，一定温度的导热油通入油浴箱，使油浴箱中样品仓维持在设定的温度，控制系统采用闭环控制，温度调节范围为常温～300℃，温度控制精度为±0.2℃。2)通过质量流量控制器控制通入的氮气流量，保持样品仓内与氧气隔绝，从而保证烟草样品热物性测量环境温度和气氛保持稳定，同时对通入气体温度进行控制，以加速待测样品内部温度达到设定条件。本专利技术的优点如下：样品仓控温采用循环油浴加热，辅以加热氮气通入，控温范围广（常温～300℃），控温精度高；通入氮气保证烟草样品隔绝氧气和加速样品内部温度平衡，确保测试过程中不发生燃烧，保证测量结果有效可靠。附图说明图1为本专利技术的适用于烟草热物性测量的恒温试验装置结构示意图。图1中：1-恒温循环油泵；2-油浴箱；3-样品仓；3.1-样品仓进口气流温度传感器；3.2-油浴箱温度传感器；3.3-样品仓出口气流温度传感器；4-气体加热器；5-加热器出口气流温度传感器；6-质量流量控制器；7-PID温控仪；8-继电器；9-数据采集卡；10-计算机。具体实施方式本专利技术以下结合附图实施例做进一步描述：如图1所述：一种适用于烟草热物性测量的恒温试验装置，包括样品仓3、为样品仓外部提供恒温的油浴系统、为样品仓仓内提供加热氮气的气路系统、以及数据采集系统、控制系统和计算机10。所述油浴系统包括恒温循环油泵1、油浴箱2及相应循环管路，恒温循环油泵1使达到设定温度的导热油进入油浴箱2，样品仓3设置在油浴箱2中；所述气路系统包括与样品仓连通的的氮气进气管路、出气管路以及设置在氮气进气管路上的气体加热器；所述数据采集系统包括设置在样品仓进、出气口上的温度传感器3.1、3.3，油浴箱上的温度传感器3.2，以及数据采集卡9构成；所述控制系统包括设置在氮气进气管路上的质量流量控制器6、设置在气体加热器4上的PID温控仪7、加热器出口气流温度传感器5和继电器8；所述数据采集系统和控制系统均与计算机10相连接。所述恒温循环油泵1具备加热与控温功能。所述样品仓3的数量为两个，均设置在油浴箱2中，均与气路系统连通，在两样品仓的出气口上均设置有温度传感器3.3。在油浴系统和气路系统的相应管路上均包覆有保温隔热材料本专利技术的具体工作步骤及控制过程如下：参见图1，恒温循环油泵1将达到设定温度的导热油循环进入油浴箱2，同时通过油浴温度传感器3.2监测油箱导热油温度；氮气由质量流量控制器6进行流量控制，经相应管路通入气体加热器加热到一定温度，进入样品仓3，以控制样品仓内惰性气氛保持稳定，同时采用样品仓进口气流温度传感器3.1与样品仓出口气流温度传感器3.3分别监测样品仓进口气体温度与出口气流温度；由气体加热器出口气流温度传感器5采集加热器出口气体温度数据，将其送入PID温控仪7，比较实测温度和设定值，根据比较结果控制继电器8通断，控制气体加热器4加热状态；上述各个温度、流量数据通过数据采集卡9传输到计算机10中进行存储和处理。通过分别对油浴温度、氮气流量与温度等参数进行有效控制，使得样品仓3四周温度和进入样品仓3的氮气温度保持恒定值，从而保证其内烟草样品温度和惰性气氛的稳定，提高较高温度条件下烟草热物性测量的有效性和可靠性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于烟草热物性测量的恒温试验装置，其特征在于：包括样品仓、为样品仓外部提供恒温的油浴系统、为样品仓仓内提供加热氮气的气路系统、以及数据采集系统、控制系统和计算机，所述油浴系统包括恒温循环油泵、油浴箱及相应循环管路，恒温循环油泵使达到设定温度的导热油进入油浴箱，样品仓设置在油浴箱中；所述气路系统包括与样品仓连通的的氮气进气管路、出气管路以及设置在氮气进气管路上的气体加热器；所述数据采集系统包括设置在样品仓进、出气口上的温度传感器，油浴箱上的温度传感器，以及数据采集卡构成；所述控制系统包括设置在氮气进气管路上的质量流量控制器、设置在气体加热器上的PID温控仪、加热器出口气流温度传感器和继电器；所述数据采集系统和控制系统均与计算机相连接。

【技术特征摘要】
1.一种适用于烟草热物性测量的恒温试验装置，其特征在于：包括样品仓、为样品仓外部提供恒温的油浴系统、为样品仓仓内提供加热氮气的气路系统、以及数据采集系统、控制系统和计算机，所述油浴系统包括恒温循环油泵、油浴箱及相应循环管路，恒温循环油泵使达到设定温度的导热油进入油浴箱，样品仓设置在油浴箱中；所述气路系统包括与样品仓连通的的氮气进气管路、出气管路以及设置在氮气进气管路上的气体加热器；所述数据采集系统包括设置在样品仓进、出气口上的温度传感器，油浴箱上的温度传感器，以及数据采集卡构成；所述控制系统包括设置在氮气进气管路上的质量流量控制器、设置在气体加热器上的PID温控仪、加热器出口气流温度传感器和继电器；所述数据采集系统和控制系统均与计算机相连接。2.根据权利要求1所述的适用于烟草热物性测量的恒温试验装置，其特征在于：所述恒温...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁端峰，孙淼，张明建，王乐，张柯，邓楠，马亚萍，申玉军，金跃平，李斌，刘勇，张龙，李志刚，吴浩，
申请(专利权)人：中国烟草总公司郑州烟草研究院，中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：河南,41