电加热卷烟传热与原料组分变化的数值模拟

作者：高峄涵; 黄洁洁; 王雨青; 吴晋禄; 蒋旭; 高洁; 高乃平^*

来源：烟草科技, 2023, 56(12): 67-75.

DOI：10.16135/j.issn1002-0861.2022.0801

• 电加热卷烟
• 扩尺实验装置
• 温度分布
• 发烟段
• 组分释放
• 数值模拟

为了建立电加热卷烟动态传热与发烟段组分释放关联的数值模型，运用多孔介质理论和反应动力学理论对传热、烟气流动以及烟草原料受热过程的水分、甘油、烟碱的释放进行分析，采用Fluent软件对模型进行数值求解。根据多孔介质的传热相似准则，设计并搭建了原型烟支发烟段扩大4倍尺寸的套管实验装置，测试了套管装置内的温度分布。利用实测的温度数据和原型烟支中3种关键组分的逐口剩余量检测结果，对模型的预测能力进行验证。结果表明：模拟值与实验值吻合较好，模型对逐口抽吸条件下烟草原料中水分、甘油和烟碱剩余量模拟的平均误差分别为5.02%、12.41%和19.97%；模型可用于评估发烟段内部的传热效果，在本模拟所研究的烟支中76.51%体积的烟草原料温度低于150℃，低温影响了甘油和烟碱的释放效率。该数值模型可用于协助优化加热卷烟供热设计以及烟草组分含量配比设计。

• 单位
  同济大学; 上海新型烟草制品研究院