温度和含水率对烟叶热物理特性的影响及其预测模型建立

作者：陈家鼎; 何蓉; 肖庆礼; 袁明; 谭奇忠; 彭奎; 魏硕; 李生春^*

来源：河南农业科学, 2023, 52(06): 172-180.

DOI：10.15933/j.cnki.1004-3268.2023.06.018

• 烟叶
• 叶片密度
• 主脉密度
• 热物理特性
• 数学模型
• 温度
• 含水率

为全面了解烟叶不同组分的热物理特性，为烘烤、回潮和复烤等热加工工艺设计提供参考，采用热探针法分别测定10～70℃、含水率5%～30%的烤后烟叶叶片及主脉热扩散系数、导热系数、比热容，并分析变化规律，借助MATLAB软件以指数函数形式拟合温度、含水率与烟叶热物理特性参数值之间的相关性，构建烟叶热物理特性参数的经验数学模型，并通过试验进行验证。结果显示：(1)叶片和主脉的密度随含水率的增大而增大，含水率在5%～30%时，叶片密度为562.79～684.84 kg/m3，主脉密度为908.83～1 045.51 kg/m3;(2)温度和含水率的提高都会使叶片和主脉热扩散系数增大，且含水率贡献率更大，叶片热扩散系数为0.092 33～0.219 00 mm2/s，主脉热扩散系数为0.088 67～0.149 00 mm2/s;(3)叶片和主脉导热系数随温度和含水率的增大而增大，叶片导热系数为0.088 13～0.435 37 W/(m·K)，主脉导热系数为0.160 70～0.388 83 W/(m·K);(4)叶片和主脉比热容主要与含水率呈正相关，叶片比热容为1 520.623 44～3 123.569 52 J/(kg·K)，主脉比热容为1 618.828 08～2 563.703 20 J/(kg·K);(5)对拟合经验模型进行验证，决定系数(R2)介于0.93～0.99。综上，叶片和主脉的热物理特性差异较大，拟合的指数函数可以作为计算叶片和主脉对应热物理特性参数的经验数学模型。

• 单位
  河南农业大学; 重庆中烟工业有限责任公司