[发明专利]一种烟丝对主流烟气流动阻力系数的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及测量主流烟气流动阻力系数的技术领域，尤其是指一种烟丝对主流烟气流动阻力系数的测量方法。

背景技术

目前对于液体流动阻力系数的测量方法主要是采用温度计、流量计、液柱压差计等仪器通过测量流体的机械能损失来推算流体的直管阻力系数和局部阻力系数，这种方法一般用于液体在简单管道内流动时由于液体与管道摩擦和管道形变造成的阻力损失；对于气体流动阻力系数的测量方法主要是采用风机、圆盘、测力计、压力计等仪器通过测量流动阻力、气体密度、流速、有限面积来推算气体的阻力系数。

虽然国内外有很多种测量流体流动阻力系数的测量方法，但是利用PIV技术和压强计来测量抽吸烟支时烟丝对主流烟气流动阻力系数尚未出现。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种烟丝对主流烟气流动阻力系数的测量方法，通过该方法可以准确地测量抽吸烟支时烟丝对主流烟气流动的粘性阻力系数和惯性阻力系数。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明公开了一种烟丝对主流烟气流动阻力系数的测量方法，包括如下步骤：

(1)根据PIV系统实验来拍摄抽吸烟支时卷烟烟气在抽吸套筒内的流动速度，由抽吸套筒内的烟气速度推得烟支出口的主流烟气速度；

(2)采用压强计测量烟丝的进口和出口两端压强差，烟丝的进口在空气中，其相对空气的压强为0，只需用压强计测出烟丝的出口相对空气的压强p₁，则可算出烟丝的进口和出口两端压强差Δp＝-p₁；

(3)将通过烟丝的主流烟气速度和烟丝两端压强差采用origin或者matlab软件进行拟合得到烟丝两端压强差与通过烟丝的主流烟气速度的二次多项式Δp＝Aν_i+Bν_i²；

(4)根据多孔介质的动量方程推导出烟丝的压力降方程：

上述公式(1)中i表示主流烟气在烟丝中的流动方向，Δp为烟丝两端压强差、μ为烟气动力粘度、为烟丝对主流烟气流动的粘性阻力系数、ν_i为通过烟丝的主流烟气速度、C为烟丝对主流烟气流动的惯性阻力系数、ρ为烟气的密度、Δn为烟支长度；

(5)将烟丝的压力降方程代入origin软件拟合得到的二次多项式Δp＝Aν_i+Bν_i²，得到从而求得烟丝对主流烟气流动的粘性阻力系数和烟丝对主流烟气流动的惯性阻力系数C。

作为优选的技术方案，步骤(1)中，所述主流烟气为烟支中流向吸入端的烟气，主流烟气在烟丝中的流动方向即为流向吸入端。

作为优选的技术方案，所述主流烟气是一种特殊的气溶胶，其包含的固相颗粒可以作为PIV系统拍摄的示踪粒子。

作为优选的技术方案，步骤(1)中，所述抽吸套筒为透明玻璃材质，能够用于PIV系统对烟气的拍摄。

作为优选的技术方案，步骤(1)中，所述PIV系统包括激光器、CCD相机、同步器和计算机四部分，PIV系统的计算机通过同步器的协调作用来控制激光器发出水平激光，照射到烟气中的固体颗粒上，计算机通过同步器的协调作用来控制CCD相机拍摄烟气的流动图像，图像经过PIV系统自带软件处理后得到烟气的流动速度。

作为优选的技术方案，步骤(1)中由抽吸套筒内的烟气速度推得烟支出口的主流烟气速度，其具体方法为：

根据流体的连续性方程推得抽吸套筒内的烟气流量等于烟支出口的烟气流量Q₁＝Q₂,即V_套筒A_套筒＝V_烟支出口A_烟支出口，将抽吸套筒内的烟气速度换算成烟支出口的主流烟气速度，其中V_套筒为抽吸套筒内的烟气速度，A_套筒为抽吸套筒横截面积，V_烟支出口为烟支出口的主流烟气速度，A_烟支出口为烟支出口横截面积。

作为优选的技术方案，步骤(2)中，压强计包括压强触探针头、信号变送器和压强显示记录仪；压强计的信号变送器能够将压强触探针头试探到的压强进行信号处理，将处理后的信号传递给压强显示记录仪，显示压强大小。

作为优选的技术方案，步骤(4)中由多孔介质的动量方程推导出烟丝的压力降方程，其具体方法为：

多孔介质的动量方程为：