《葉絲滾筒干燥設(shè)備 工藝性能測試規(guī)程實驗報告》

葉絲滾筒干燥設(shè)備工藝性能測試規(guī)程技術(shù)報告1項目背景1.1目的意義滾筒烘絲機是煙草行業(yè)傳統(tǒng)的煙絲干燥設(shè)備，在行業(yè)內(nèi)被廣泛使用，現(xiàn)階段我國所用滾筒烘絲機主體是具有一定傾斜角度并能旋轉(zhuǎn)的圓筒體，切后煙絲由其一端加入，經(jīng)過滾筒內(nèi)部時，與通過筒內(nèi)的熱風，加熱壁面及抄板的有效接觸而被干燥。滾筒式烘絲機以蒸汽為加熱源，通過筒壁傳導、熱風強制對流傳熱方式，使煙絲被加熱后烘干，除塵排潮系統(tǒng)則把蒸發(fā)的水分和灰塵從筒體內(nèi)快速排出。滾筒式烘絲機按滾筒內(nèi)腔的具體結(jié)構(gòu)不同，可分為薄板式（如SH6型、KLK、KLK－G烘絲機）、管板式（如ITM烘絲機）、半圓管式（如環(huán)形烘絲機）、厚板式（意大利COMAS公司的烘絲機）。滾筒烘絲機具有如下特點：（1）結(jié)構(gòu)簡單，操作方便；（2）故障少，維修費用低；（3）加工煙絲的穩(wěn)定性、適應(yīng)性和均勻性較好；（4）清掃容易;(5)煙絲在滾筒內(nèi)停留時間較長。葉絲滾筒干燥設(shè)備是卷煙制絲過程的關(guān)鍵主機之一，對提升卷煙產(chǎn)品感官質(zhì)量、發(fā)揮煙葉原料潛質(zhì)、提高制絲加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率等有直接影響。因此，國內(nèi)外將葉絲干燥技術(shù)視為卷煙加工的關(guān)鍵技術(shù)之一進行研究。近年來，隨著特色工藝技術(shù)的應(yīng)用、現(xiàn)代卷煙制造工廠的實施，以及中式卷煙品牌專用制絲生產(chǎn)線的建設(shè)和品牌的多點生產(chǎn)，設(shè)備工藝性能的測試研究是目前行業(yè)眾多卷煙企業(yè)關(guān)注的熱點。（1）工藝深化研究與質(zhì)量控制的需要隨著工藝技術(shù)研究水平的提高，以及卷煙企業(yè)技術(shù)裝備水平的提高，尤其是設(shè)備檢測與自動化水平的提高，為工藝研究與分析提供了支持，工藝研究與分析水平也提出了更高的要求，如何利用目前的先進設(shè)備與檢測儀器，更加深入研究工藝加工過程和設(shè)備是工藝深化研究的重點，而設(shè)備工藝性能能夠從“三傳一反”等角度深化工藝加工過程的分析與研究。（2）品牌多點加工生產(chǎn)轉(zhuǎn)化的需要品牌多點加工生產(chǎn)是行業(yè)卷煙企業(yè)卷煙生產(chǎn)的重要方面，在品牌輸出過程中，如何采用不同或相同的設(shè)備生產(chǎn)出品質(zhì)較為一致的卷煙是重要研究課題，清楚卷煙生產(chǎn)過程中的工藝性能能夠為品牌的轉(zhuǎn)化生產(chǎn)提供相關(guān)的方法支持。（3）設(shè)備優(yōu)化與創(chuàng)新的需要中式卷煙品牌專用制絲生產(chǎn)線的建設(shè)對設(shè)備的優(yōu)化和創(chuàng)新提出了更高的要求，如何進行優(yōu)化和創(chuàng)新，其基礎(chǔ)是要清楚設(shè)備和加工過程的相關(guān)工藝性能。但是，行業(yè)的相關(guān)標準、規(guī)范和測試方法，主要是側(cè)重于設(shè)備性能、工藝加工質(zhì)量和加工過程要求等方面，而對反映過程工藝性能的測試分析沒有建立相關(guān)的標準方法。本標準項目以葉絲滾筒干燥設(shè)備的工藝性能測試為重點，研究分析并建立葉絲滾筒干燥設(shè)備工藝性能的測試指標和相關(guān)測試分析方法，為設(shè)備生產(chǎn)應(yīng)用、研究分析和優(yōu)化改進提供測試方法和指導。1.2國內(nèi)外研究進展根據(jù)文獻檢索和調(diào)研，本部分將按滾筒干燥技術(shù)研究、葉絲滾筒干燥研究和滾筒類設(shè)備工藝性能測試三個方面對相關(guān)研究成果進行簡要綜述。1.2.1滾筒干燥技術(shù)研究滾筒干燥技術(shù)的研究主要包括滾筒中物料輸送與運動過程、物料在滾筒中的傳質(zhì)傳熱兩方面。（1）滾筒內(nèi)物料輸送與運動研究由于物料在轉(zhuǎn)筒干燥機內(nèi)的運動情況與轉(zhuǎn)筒干燥機的干燥效率有很大關(guān)系，所以研究較多，但主要集中于物料在滾筒內(nèi)的滯留時間研究和抄板結(jié)構(gòu)研究方面。滯留時間研究較早，結(jié)果大多為經(jīng)驗?zāi)Ｐ?。如Vankerebs，Haftizer(1949)模型，F(xiàn)ridman(1949)模型[1]，Seaman,Mitchell(1954)模型[2]，Glikin(1978)模型[3]，Thorne（1980）模型[4]，MиXAиЛOB（1986）模型，吳培龍（1988）模型[5]，F(xiàn).Y.Wang(1993)模型[6]等。關(guān)于抄板結(jié)構(gòu)影響物料運動方面的研究比滯留時間的研究稍晚一點。近年來人們關(guān)于抄板的研究逐漸深入。Glikin(1978)[3]首先提出揚板容積的計算式，它們只適用于折彎型抄板；Bake(1983)提出抄板可設(shè)計成多種形式，在轉(zhuǎn)筒干燥機的設(shè)計中，為了適應(yīng)所干燥的物料，抄板的形狀和尺寸是非常重要的。PettyandChilton指出大多數(shù)轉(zhuǎn)筒干燥機內(nèi)的揚板數(shù)目應(yīng)在6.6D到9.8D之間，D是以米為單位的轉(zhuǎn)筒直徑，這個實驗公式在實踐中得到廣泛應(yīng)用。Beker（1988）[7]和Kelly（1992）[8]對抄板的結(jié)構(gòu)設(shè)計進行了理論研究。劉培坤(1998)等[9]提出固體顆粒在傾斜回轉(zhuǎn)圓筒內(nèi)的徑向、沿弦長（斜面）方向及軸向粒度分布規(guī)律，并得出混合粒徑固體顆粒在傾斜回轉(zhuǎn)圓筒內(nèi)發(fā)生徑向偏析和軸向偏析的結(jié)論。楊崗(2000)[10]從顆粒在內(nèi)置抄板轉(zhuǎn)筒內(nèi)的運動規(guī)律入手，利用理論分析與實驗相結(jié)合的方法，分析了幾種抄板的料幕均勻度特性，得出了它們的料幕均勻度與轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速的關(guān)系；分析了幾種組合抄板對料幕特性的影響。M.E.Sheehan(2005)[11]研究了在不同情況下物料從轉(zhuǎn)筒內(nèi)抄板上撒落時的運動狀態(tài)，并得出了相應(yīng)的物料運動模型，并用計算機進行模擬。通過以上文獻調(diào)研我們可以發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的研究往往局限于經(jīng)驗、半經(jīng)驗公式或單個粒子的運動行為，直到九十年代才有學者對顆粒的整體運動進行嚴格的數(shù)學分析，用不同與傳統(tǒng)的方法分析了顆粒的軸向運動速度、停留時間和物料在抄板上分布的容積量等多方面問題。（2）物料傳熱傳質(zhì)研究早期關(guān)于轉(zhuǎn)筒干燥機內(nèi)物料傳熱傳質(zhì)的研究主要是利用一些經(jīng)驗或半經(jīng)驗公式進行計算。Friedman(1949)[11，12]較早研究了轉(zhuǎn)筒干燥機的填充率、物料分布和傳熱規(guī)律，在考慮了熱損失的情況下，實驗研究了傳熱和干燥過程，認為以傳熱的結(jié)果可以直接預(yù)測傳質(zhì)過程。Myklested(1963)[13]假設(shè)氣體的溫度和物料溫度存在線性關(guān)系，物料的含水率是物料距轉(zhuǎn)筒入口的函數(shù)，并對于其干燥模型在物料恒速階段干燥進行了實驗驗證，實驗值與預(yù)測值比較吻合。Sharples（1964）[14]和Thorne（1977）[15]分別建立了轉(zhuǎn)筒干燥機的數(shù)學模型，并利用計算機對轉(zhuǎn)筒干燥機干燥過程進行了初步數(shù)值模擬。；Nonhelbel和Mass（1971）[16]根據(jù)前人的研究工作，確定了體積傳熱系數(shù)，用質(zhì)量平衡和能量平衡，把轉(zhuǎn)筒干燥機分為三段：預(yù)熱段、恒速干燥段和降速段，給出了一般轉(zhuǎn)筒干燥機的設(shè)計步驟，用于確定轉(zhuǎn)筒干燥機的操作參數(shù)。八十年代中期，隨著研究的進一步深入和計算機技術(shù)的發(fā)展，人們開始建立轉(zhuǎn)筒干燥機內(nèi)物料干燥的簡單數(shù)學模型，并利用計算機進行初步模擬。Kamke等(1986)[17，18]研究了轉(zhuǎn)筒干燥機干燥木屑時,物料滯留時間及傳熱傳質(zhì)，并對干燥過程進行了模擬，建立了質(zhì)量平衡方程、能量平衡方程、氣體給物料傳熱方程和物料干燥速率方程，對轉(zhuǎn)筒干燥機干燥木屑進行了模擬研究。Kamke和Wilson根據(jù)物料的撒落單元對轉(zhuǎn)筒進行單元劃分，在每一單元內(nèi)，用計算機數(shù)值求解以上四個方程，得出每一單元物料出口溫度和含水率，氣體出口溫度和含水率；對整體的干燥過程進行了模擬和實驗研究。九十年代以后，計算機技術(shù)得到迅速發(fā)展，為復雜數(shù)學模型的求解提供了可能。這一時期人們對滾筒內(nèi)物料的干燥過程有了更為深刻的認識，根據(jù)不同的轉(zhuǎn)筒干燥機和不同的物料建立起了許多物料傳熱傳質(zhì)細化模型。國內(nèi)關(guān)于轉(zhuǎn)筒干燥機干燥過程傳熱傳質(zhì)的模擬也取得了很多成果，并針對一些物料開發(fā)出了相應(yīng)的計算軟件。國內(nèi)的一些學者開始利用計算機對糧食的干燥過程進行研究，曹崇文(1994)[19，20]，張建東（1994）[21]，陳存社(1996)[22]和黃志剛(2004)[23]等分別對混流干燥機，順流多級干燥機，熱風順流干燥機干燥小麥、玉米、谷物的過程進行了研究，建立了相應(yīng)的干燥模型，并用計算機對干燥過程進行了數(shù)值模擬。J.R.Pkez-Correa等（1998）[24]通過模擬轉(zhuǎn)筒內(nèi)物料的運動情況和傳熱傳質(zhì)過程，建立了物料在轉(zhuǎn)筒干燥機內(nèi)的動力學模型用于轉(zhuǎn)筒干燥的生產(chǎn)控制過程；A.H.Pelegrina等（1998）[25]利用建立數(shù)學模型和計算機模擬的方法，設(shè)計出一種半連續(xù)的多段式轉(zhuǎn)筒烘干機，用于對蔬菜進行干燥。EdgardoR.Canales等（2000）[26]對魚餌在復合加熱式干燥機中的干燥過程進行了研究，把物料的干燥過程劃分為升溫段和恒速干燥段，分別建立干燥的數(shù)學模型，并利用計算機模擬了整個干燥過程。HelgeDidriksen（2002）[27]根據(jù)轉(zhuǎn)筒干燥機內(nèi)的質(zhì)量、能量、動量守恒建立了轉(zhuǎn)筒干燥機內(nèi)物料干燥模型，通過計算機模擬用于物料干燥過程的預(yù)測和控制；A.Iguaz（2003）[28]對轉(zhuǎn)筒干燥機劃分單元建立干燥數(shù)學模型，并對批量干燥蔬菜過程進行了計算機模擬；通過文獻調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)筒干燥機數(shù)學模擬的研究通常是建立數(shù)學模型，并對模型進行計算機模擬，以期實現(xiàn)對轉(zhuǎn)筒干燥機內(nèi)部物料傳熱傳質(zhì)過程狀態(tài)的預(yù)測。同時轉(zhuǎn)筒干燥機內(nèi)物料的干燥研究主要集中在單一干燥方式（熱風干燥）上，且所研究物料形狀多為球體或橢球體顆粒。1.2.2葉絲滾筒干燥研究葉絲滾筒干燥技術(shù)的研究主要集中在烘后煙絲質(zhì)量與各工藝參數(shù)的關(guān)系方面。（1）煙絲結(jié)構(gòu)煙絲結(jié)構(gòu)主要包括整絲率和碎絲率兩個指標，煙絲柔韌性的好壞反映在卷制前后煙絲整絲率上，柔韌性好的煙絲抗破碎性能強，整絲率轉(zhuǎn)換率高，即在卷制過程中，煙絲造碎小。反之，轉(zhuǎn)換率低，煙絲造碎大。2001年，司丙喜等[29]通過對順流式烘絲機試驗研究發(fā)現(xiàn)，筒壁溫度、熱風溫度和風速以及滾筒轉(zhuǎn)速均影響煙絲物理性能和煙支含絲量。研究發(fā)現(xiàn)，筒壁溫度不變條件下，熱風溫度提高，填充值增加，整絲率轉(zhuǎn)換率基本不變，單支含絲量降低，在試驗范圍內(nèi)提高熱風溫度，可提高填充值，而不影響煙絲的柔韌性。試驗中發(fā)現(xiàn)當壁溫超過170℃時，轉(zhuǎn)換率下降幅度較大，說明高壁溫條件下，雖然煙絲填充值高，但煙絲柔韌性差，容易出現(xiàn)造碎。隨著轉(zhuǎn)速的增加，烘后煙絲填充值有所下降，但整絲率轉(zhuǎn)化率有較大提高。熱風風速提高，填充值下降，轉(zhuǎn)換率略有提高。對于二類卷煙，烘絲機最佳工藝參數(shù)選擇熱風溫度120℃～130℃，風速0.5m/s，筒壁溫度155℃～160℃，轉(zhuǎn)速13rpm，此條件下煙絲物理性能使單支含絲量降到最低水平。（2）填充值烘絲過程可以提高煙絲填充值主要是利用水分蒸發(fā)，物體可塑性以及物體溫差變形等三大基本原理[30]。在煙絲長度和寬度一定的條件下，煙絲填充值的提高可以有兩方面的原因：一是煙絲細胞體積增大，二是煙絲卷曲度增加。煙絲細胞體積的增大主要靠增溫增濕使煙絲吸水，細胞脹大，煙絲寬度增加。而煙絲卷曲度增加則是增溫增濕和烘絲共同作用的結(jié)果。因此可以通過高溫水濕膨脹，快速干燥來提高煙絲的卷曲度和填充值。1981年，Wochnowski[31]就不同烘絲方法（順流、逆流）對煙絲填充能力的影響進行試驗研究指出，在環(huán)境溫度及喂絲含水率一定時，在逆流并且高濕（360g水/kg干空氣）的條件下，其填充值較高。1998年，林平等[32]通過研究順流式烘絲機發(fā)現(xiàn)，在保證卷煙內(nèi)在質(zhì)量前提下，提高煙絲烘絲溫度和含水率可增加煙絲填充值；在烘后煙絲滿足工藝要求的前提下適當降低熱風溫度和滾筒轉(zhuǎn)速，提高筒壁溫度，有利于煙絲填充值的增加。滾筒轉(zhuǎn)速以9～11r/min，筒內(nèi)風速以0.5m/s為宜。1998年，楊松波等[33]利用正交試驗通過對順流式烘絲機的熱風溫度、熱風風速、筒壁溫度、滾筒轉(zhuǎn)速、排潮風門排氣量和排潮風溫6個工作參數(shù)的分析研究發(fā)現(xiàn)影響填充值的最顯著因素為熱風風速，其次是滾筒轉(zhuǎn)速和熱風溫度。并得出四類卷煙最佳烘絲工藝參數(shù)，熱風溫度130℃，熱風風速0.5m/s和滾筒轉(zhuǎn)速9r/min。2003年，羅紅兵等[34]通過研究發(fā)現(xiàn)，煙絲烘后填充值與烘絲熱風流向，熱風溫度，熱風風速，及烘絲機筒壁溫度和轉(zhuǎn)速有關(guān)，并呈現(xiàn)一定的規(guī)律。2002年，薛美盛等[35]利用正交優(yōu)化方法通過對烘絲參數(shù)的試驗研究發(fā)現(xiàn)，滾筒烘絲熱風風速、熱風溫度、滾筒轉(zhuǎn)速都對煙絲烘后填充值有影響，且熱風溫度大于熱風風速的影響。2003年，熊安言等[36]通過對COMAS烘絲機工藝參數(shù)與烘絲質(zhì)量的研究發(fā)現(xiàn)，在烘前葉絲含水率和溫度一定的情況下，增加烘絲機筒壁溫度并與適宜的熱風溫度及熱風風速相配合，有利于提高葉絲質(zhì)量和填充值。在其它條件一定的情況下，熱風風速較低，葉絲的填充值較高，熱風溫度為0.5m/s左右時，葉絲質(zhì)量較好。另外研究還發(fā)現(xiàn)，適當增大烘絲機流量也可以間接提高葉絲填充值。（3）化學成分烘絲前后煙絲的色、香、味都發(fā)生了一定程度的變化，從本質(zhì)上講，這些變化是烘絲過程當中煙絲內(nèi)部發(fā)生的一系列變化所致。對于烘絲前后化學成分的變化研究，一般是從煙草的常規(guī)化學成分和致香成分分析以及感官評吸等方面進行的[37]。國內(nèi)外對煙草干燥過程中常規(guī)化學成分的變化研究進行的較早。大量研究發(fā)現(xiàn)，隨烘絲條件的增強（熱風溫度、熱風量等），煙絲中的常規(guī)化學成分（總糖、總氮、植物堿、氨態(tài)氮等）呈下降的趨勢，只是減少量有所不同;有的變化不明顯（如蛋白質(zhì)氮等）；也有呈上升趨勢（如還原糖、有機酸等）。烘絲工藝參數(shù)的不同也會使煙絲化學成分產(chǎn)生不同的變化[38，39]。2002年，廖啟斌等[40]通過對卷煙制絲過程烘絲前后香味成分的變化研究發(fā)現(xiàn)，烘絲處理后半揮發(fā)性堿性成分中吡啶類化合物總含量〈吡啶、2-乙酰吡啶、3-乙酰吡啶三者總和〉呈下降趨勢，吡嗪類化合物含量變化較不明顯。18種半揮發(fā)性成分中，2-甲基-四氫呋喃酮、異佛爾酮、二氫大馬酮、大馬酮、香葉丙酮、β-紫羅蘭酮等6種酮類化合物，以及芳樟醇、香茅醇、肉桂醇和二氫獼猴桃內(nèi)酯等十種成分的含量均略有降低。相比之下，煙絲經(jīng)處理前后，半揮發(fā)性酸性成分的變化更為顯著。從香味成分總含量變化趨勢來看，經(jīng)烘絲處理前后半揮發(fā)性堿性成分均呈現(xiàn)較明顯的下降趨勢；半揮發(fā)性中性成分中酮類化合物的總含量明顯降低，而醇類總含量卻呈增大趨勢；半揮發(fā)性酸性成分變化最為顯著，含量均大幅提高。趙明月等同時指出，通過對卷煙制絲過程烘絲前后樣品的化學成分加以分析比較，可以獲得該卷煙加工前后煙絲化學成分變化情況，為制絲過程中工藝參數(shù)的設(shè)計提供科學的理論依據(jù)。2003年，羅紅兵等[34]通過試驗發(fā)現(xiàn)隨著烘絲溫度的提高，焦油量及煙氣煙堿量成下降趨勢。2004年，于瑞國等[41]指出煙葉的產(chǎn)地、等級、部位的不同，造成了煙葉的吸食品質(zhì)、化學組成和機械加工性能的差異。煙草行業(yè)多采用葉組配方的一次性配葉方式，配方中的葉組均采用一方式方法加工，在加工過程中容易造成低等級煙葉加工不到位和高等級煙葉品質(zhì)的降低，所以需要針對產(chǎn)品的風格和原料的特性，對加工對象進行細分，對加工參數(shù)進行細化，設(shè)計不同的工藝加工路線。通過對烘絲工藝過程中的化學成分試驗變化研究發(fā)現(xiàn)，煙草樣品在烘絲過程中化學成分發(fā)生明顯化，在薄板和HXD兩種工藝中，HXD的變化程度要高于薄板烘絲，不同原料采用不同烘絲工藝處理時，化學成分的變化有其特異性，但總體的變化趨勢是：還原糖、水溶性糖、揮發(fā)堿降低，煙堿、揮發(fā)酸、總酸、A/B升高。配方實驗中，云南區(qū)域配方和高等級配方的化學成分的變化程度要高于河南區(qū)域和低等級配方。2004年王蕾等[42]通過對不同工藝處理的煙草中游離態(tài)氨基酸含量分析研究發(fā)現(xiàn)，生絲分別經(jīng)薄板干燥和高溫氣流干燥后氨基酸的含量均呈不同程度的下降。其中以高溫氣流干燥處理的下降尤為明顯；不同的氨基酸對工藝處理的敏感程度表現(xiàn)不一，變化較為顯著的幾種氨基酸為：天門冬氨酸、脯氨酸、賴氨酸、組氨酸、精氨酸；不同地區(qū)的煙絲經(jīng)工藝處理后游離氨基酸的變化同樣表現(xiàn)出不同的差異，薄板干燥處理后煙絲的氨基酸變化不明顯，而高溫氣流干燥處理后煙絲的氨基酸則表現(xiàn)出特征性差異。另外發(fā)現(xiàn)云南煙絲經(jīng)高溫氣流干燥處理，表現(xiàn)出較為明顯的“熱”不穩(wěn)定性，提示我們在工藝處理時應(yīng)采取分類處理。2004年賴偉玲等[43]進行了煙草制絲過程中游離氨基酸的變化研究，發(fā)現(xiàn)氨基酸數(shù)量多少和質(zhì)量的高低會直接影響煙葉的內(nèi)在品質(zhì)，所以研究煙葉在不同加工處理過程中游離氨基酸的種類和數(shù)量多少及相對變化對于指導煙葉加工工藝，提高煙葉的內(nèi)在品質(zhì)都有著重要意義。游離氨基酸的變化與工藝參數(shù)密切相關(guān)，探索卷煙加工關(guān)鍵工序煙草游離氨基酸的變化規(guī)律，對提高卷煙產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量及其穩(wěn)定性，合理控制卷煙制品中游離氨基酸的存在量具有重要意義。（4）感官質(zhì)量烘絲過程中，煙絲受高溫處理，部分游離的煙堿和氨類物質(zhì)的揮發(fā)，煙氣的刺激性會有減輕，同時還可以去除部分雜氣，煙氣的透發(fā)性增強。此外，高溫的作用使糖、酚類物質(zhì)與氨基酸化合生成棕色化反應(yīng)產(chǎn)物，以改善吃味、減輕刺激性、去除雜氣。由于揮發(fā)堿和產(chǎn)生雜氣、刺激性物質(zhì)的降低，使干燥后葉絲的總體質(zhì)量得到提高，煙氣變醇和，口干變好，香氣更加純正和顯露。此外，在烘絲過程中，隨著干燥脫水量的增加，雖然煙絲香氣會有損失，但雜氣的去除程度更大，相對來說突出了卷煙香氣，從而達到改善卷煙內(nèi)在香氣的作用[44]。同樣，不同的烘絲工藝參數(shù)對感官質(zhì)量的影響是不同的。（5）參數(shù)控制與分析鄧國棟[45]對滾筒烘絲中所涉及的運動、傳質(zhì)傳熱過程進行了分析，建立了滾筒烘絲過程的數(shù)學模型，并進行了求解和實驗驗證。陳河祥等[46]分析了傳統(tǒng)滾筒烘絲機干燥去濕回路控制原理，并對傳統(tǒng)單回路干燥控制方式對煙絲物理質(zhì)量和內(nèi)在感官質(zhì)量的影響進行分析。提出調(diào)節(jié)筒壁溫度或工藝氣流量的雙模式兩回路干燥去濕控制方式替代筒壁溫度的單回路干燥去濕控制方式，并可根據(jù)煙絲特性選擇干燥去濕控制模式，以進一步改善煙絲物理特性及內(nèi)在感官質(zhì)量。1.2.3滾筒干燥設(shè)備工藝性能測試美國化學工程協(xié)會于1968年發(fā)布了關(guān)于連續(xù)滾筒干燥設(shè)備性能測試的標準[47]，該項標準從滾筒干燥設(shè)備傳熱傳質(zhì)平衡出發(fā)，通過測試干燥機各處的熱風溫度、濕度、風速及物料含水率、溫度等，通過物料平衡、熱量平衡計算，對滾筒干燥設(shè)備的工藝性能進行分析。印度能源署研究發(fā)布了針對熱風干燥設(shè)備熱效率測定的標準方法[48]。ISO發(fā)布了農(nóng)業(yè)谷物干燥機干燥性能的測定方法標準[49，50]，而且還被等同采用為GBT21163。該項標準對干燥設(shè)備的產(chǎn)量、停留時間、進料含水率、蒸發(fā)脫水速率、耗電量、耗熱量等指標的測試進行了相關(guān)規(guī)定。GBT6970-1986[51]和GB8876-1988[52]糧食干燥機的相關(guān)性能指標的試驗方法進行了規(guī)定，該項標準的測試指標包括處理量、干燥周期、燃料消耗量、干燥不均勻度、熱風溫度濕度、風量風壓、噪聲、粉塵等。DB44T219-2005[53]標準對農(nóng)產(chǎn)品干燥設(shè)備試驗測試指標進行相關(guān)規(guī)定，并給出了相關(guān)的測試方法。該項標準的測試指標包括處理量、物料含水率、干燥不均勻度、單位失水量、干燥強度、單位耗熱量等。1.3工藝性能指標確定《卷煙工藝規(guī)范》[54]和《卷煙工藝測試與分析大綱》[55]中對葉絲滾筒干燥工序加工質(zhì)量要求和技術(shù)要點進行了規(guī)范和測試。YC/T66-1996[56]對SH11-18.SH111-112型管式、YC/T67-1996[57]對SH31.SH33.SH35型管板式、YC/T68-1996[58]對SH311.SH313型管板式環(huán)型、YC/T69-1996[59]對薄板式滾筒干燥設(shè)備的設(shè)備性能及其試驗方法進行了規(guī)定。目前行業(yè)對葉絲滾筒干燥設(shè)備的工藝性能方面在試驗研究和工藝分析中常有應(yīng)用，但相關(guān)標準方法尚未建立?；谡鹿?jié)1.2對國內(nèi)外滾筒干燥技術(shù)研究的綜述和分析，以及實際工藝研究與分析的需要，項目確定將煙絲停留時間、滾筒填充率、干燥速度、干燥強度和設(shè)備熱效率作為葉絲滾筒干燥設(shè)備的工藝性能指標，其測量項目主要包括煙絲、筒壁蒸汽、熱風介質(zhì)等方面的特性參數(shù)，如下圖1所示。圖1葉絲滾筒干燥設(shè)備工藝性能指標與測量參數(shù)2研究內(nèi)容項目研究內(nèi)容主要包括以下幾方面：（1）測試方法分析與研究根據(jù)項目確定的工藝性能測試指標，重點研究分析葉絲滾筒干燥設(shè)備的測量項目與計算分析方法。（2）重復性試驗測試分析按照初步確定的工藝性能測試方法，重點研究該方法的測試重復性，并對測試方法的實際操作性等進行分析。（3）工藝驗證試驗研究選擇影響葉絲滾筒干燥過程有較大影響的工藝參數(shù)，調(diào)整不同的參數(shù)水平，采用項目的測試方法對各性能指標的變化及其適應(yīng)性進行分析。（4）標準編制根據(jù)項目研究結(jié)果，編制《葉絲滾筒干燥設(shè)備工藝性能測試規(guī)程》。3技術(shù)路線項目技術(shù)路線如下圖2所示。圖2項目技術(shù)路線4材料方法4.1測試設(shè)備測試設(shè)備及其結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表1所示。表1測試設(shè)備及其結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)備型號：XXX生產(chǎn)能力：500kg/h制造廠家：XXX出廠日期：XXX序號名稱符號單位計算公式或數(shù)據(jù)來源數(shù)值1滾筒內(nèi)徑Dm設(shè)備資料0.802滾筒長度Lm設(shè)備資料6.003抄板個數(shù)n/設(shè)備資料4.004抄板長度nLm設(shè)備資料5.405抄板高度nHm設(shè)備資料0.216滾筒體積Vm33.017散熱面積Am222.644.2測試原料XXXX牌號配方葉絲。4.3測試工況試驗測試的工況參數(shù)設(shè)置如下表2和表3所示。為了便于驗證和比較，工藝驗證試驗以重復試驗測試為基礎(chǔ)上下各調(diào)整一個水平。表2測試工況設(shè)置（重復試驗測試）序號名稱單位設(shè)定值1熱風流向/逆流2滾筒轉(zhuǎn)速rpm103滾筒傾角°44煙絲流量kg/h5005筒壁壓力bar0.56工藝熱風溫度℃1107工藝熱風體積流量m3/h3008輔助熱風溫度℃1009輔助熱風體積流量m3/h20010出口負壓ubar-10表3測試工況設(shè)置（工藝驗證試驗）序號名稱單位M1F1F2T1T2S1S2Q2Q1V1V21熱風流向/順逆逆逆逆逆逆逆逆逆逆2滾筒轉(zhuǎn)速rpm1010101010101010108123滾筒傾角°444444444444煙絲流量kg/h5004003005005005005005005005005005筒壁壓力bar0.50.50.50.56工藝熱風溫度℃110110110901221101101101101101107工藝熱風體積流量m3/h3003003003003003003002004503003008輔助熱風溫度℃1001001001001001001001001001001009輔助熱風體積流量m3/h20020020020020020020020020020020010出口負壓ubar-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-104.4儀器儀表測試所用儀器儀表如下表4所示。表4測量儀器儀表序號類別檢測項目儀表名稱儀表型號精度離線/在線1煙絲特性煙絲流量電子秤昆船0.1kg/h在線2煙絲含水率//0.01%GB/T22838.83煙絲溫度紅外溫度儀RaytexMT40.1℃離線4煙絲自然堆積密度天平MettlerPL40020.01g離線量筒1000mL/離線5滾筒持料量電子秤100Kg0.1kg離線6蒸汽特性蒸汽流量流量計Rosemont87320.01kg/h在線7蒸汽壓力壓力變送器Rosemont30510.001bar在線8蒸汽冷凝水溫度熱電偶RosemontWssp4110.1℃在線9介質(zhì)特性介質(zhì)溫度溫濕度儀Testo6450.1℃離線10介質(zhì)相對濕度溫濕度儀Testo6450.1%離線11介質(zhì)流速風速儀Kanomax61620.01m/s離線4.5測試方法4.5.1測試方法與內(nèi)容采用穩(wěn)態(tài)法進行測試，即設(shè)備在穩(wěn)定運行時（滾筒出口煙絲含水率標準偏差≦0.17%），測量干燥過程的相關(guān)參數(shù)與指標，根據(jù)系統(tǒng)物料平衡和熱量平衡進行計算。測量項目如下：a)煙絲特性——煙絲流量；——滾筒入口、出口煙絲溫度；——滾筒入口、出口煙絲含水率；——滾筒入口、出口煙絲自然堆積密度?！獫L筒持料量。b)蒸汽特性——施加筒壁的蒸汽壓力；——施加筒壁的蒸汽流量；——筒壁蒸汽冷凝水溫度。c)介質(zhì)特性——環(huán)境空氣溫度、相對濕度；——工藝熱風溫度、流量；——輔助熱風溫度、流量；——排潮熱風溫度、相對濕度和流量。4.5.2測試步驟（1）按表1或表2的設(shè)置值設(shè)定設(shè)備工藝參數(shù)。（2）啟動設(shè)備。（3）系統(tǒng)工藝參數(shù)達設(shè)定值后，開始喂料。（4）設(shè)備穩(wěn)定運行后，開始測試?！幢?測量相關(guān)工藝參數(shù)，并記錄測試開始時間；——分別在滾筒進料端和出料端取樣，用于煙絲含水率和自然堆積密度測試。表5參數(shù)檢測記錄表日期：時間：序號類別名稱單位實測值平均值1231煙絲特性煙絲流量kg/h2滾筒入口煙絲含水率%3滾筒入口煙絲溫度℃4滾筒出口煙絲含水率%5滾筒出口煙絲溫度℃6滾筒入口煙絲自然堆積密度kg/m37滾筒出口煙絲自然堆積密度kg/m38滾筒持料量kg9轉(zhuǎn)出煙絲含水率%10蒸汽特性筒壁蒸汽流量kg/h11筒壁蒸汽壓力bar12冷凝水溫度℃13介質(zhì)特性環(huán)境空氣溫度℃14環(huán)境空氣相對濕度%15工藝熱風溫度℃16工藝熱風體積流量m3/h17輔助熱風溫度℃18輔助熱風體積流量m3/h19排潮熱風溫度℃20排潮熱風相對濕度%21排潮熱風體積流量m3/h（5）待參數(shù)測試和取樣完畢后，停止喂料，同時停止?jié)L筒熱力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)和風力系統(tǒng)。（6）啟動滾筒傳動系統(tǒng)，將滾筒內(nèi)轉(zhuǎn)出的煙絲收集稱重即為滾筒持料量，記錄表5中。4.5.3測量方法煙絲特性（1）煙絲流量在滾筒進料端采用皮帶秤測量，設(shè)備穩(wěn)定運行后，記錄煙絲流量，以3分鐘為間隔，記錄三次取其算術(shù)平均值。（2）煙絲含水率設(shè)備穩(wěn)定運行后，分別在滾筒進料端、出料端取樣，取樣量為50g，按GB/T22838.8進行測量，以3分鐘為間隔，測量三次取其算術(shù)平均值。（3）煙絲溫度設(shè)備穩(wěn)定運行后，分別在距離滾筒進料端和出料端用紅外測溫儀在距離煙絲100～300mm處測量煙絲溫度，以3分鐘為間隔，測量三次取其算術(shù)平均值。（4）煙絲自然堆積密度設(shè)備穩(wěn)定運行后，分別在滾筒進料端、出料端取樣，將取樣的煙絲自然快速裝入一定體積（1000mL量筒）的容器內(nèi)，不得掐壓，容器盛滿為止，不考慮煙絲下陷和添加，稱量容器內(nèi)的煙絲質(zhì)量，計算煙絲的自然堆積密度，以3分鐘為間隔，測量三次取其算術(shù)平均值。（5）滾筒持料量采用滯留法進行測試，即設(shè)備在穩(wěn)定運行時，停止喂料，同時停止?jié)L筒傳動系統(tǒng)、熱力系統(tǒng)和風力系統(tǒng)。啟動滾筒傳動系統(tǒng)，將滾筒內(nèi)轉(zhuǎn)出的煙絲收集稱重測定滾筒持料量。蒸汽特性（1）蒸汽壓力在筒壁蒸汽入口端采用壓力表或壓力變送器測量，設(shè)備穩(wěn)定運行后，記錄蒸汽壓力，以3分鐘為間隔，記錄三次取其算術(shù)平均值。（2）蒸汽流量在筒壁蒸汽入口端采用流量計測量，設(shè)備穩(wěn)定運行后，記錄蒸汽流量，以3分鐘為間隔，記錄三次取其算術(shù)平均值。（3）蒸汽冷凝水溫度在筒壁蒸汽出口端采用溫度表或溫度傳感器測量，設(shè)備穩(wěn)定運行后，記錄蒸汽冷凝水溫度，以3分鐘為間隔，記錄三次取其算術(shù)平均值。介質(zhì)特性（1）介質(zhì)溫度和濕度在系統(tǒng)進新風旁、滾筒工藝熱風和輔助熱風入口端、滾筒排潮端采用溫濕度儀或溫濕度傳感器測量，設(shè)備穩(wěn)定運行后，記錄介質(zhì)的溫度和相對濕度，以3分鐘為間隔，記錄三次取其算術(shù)平均值。（2）介質(zhì)流量在工藝熱風管道、輔助熱風和排潮管道上設(shè)置測風速孔，測風孔距離彎道1.5m以上，在管道同一截面上均勻設(shè)置5個測試點，測量其風速值，每點測定3次，計算風速平均值，再根據(jù)管道內(nèi)徑計算介質(zhì)流量。以3分鐘為間隔，測量三次取其算術(shù)平均值。4.5.4結(jié)果計算煙絲停留時間煙絲停留時間是指煙絲在滾筒內(nèi)的停留時間，以滾筒內(nèi)干基煙絲持料量與干基煙絲流量的比值表示，單位為秒，按式（1）計算。 （1）式中：t——煙絲停留時間，s；H——滾筒持料量，kg。F1——煙絲流量，kg/h。w1、w3——分別為滾筒入口和滾筒內(nèi)轉(zhuǎn)出煙絲的含水率，%。滾筒填充率滾筒填充率是指滾筒內(nèi)煙絲所占體積與滾筒體積的百分比，以%表示，按式（2）計算。 （2）式中：f——滾筒填充率，%。D——滾筒內(nèi)徑，m。L——滾筒長度，m。，煙絲平均自然堆積密度，kg/m3。、——滾筒入口、出口煙絲自然堆積密度，kg/m3。干燥速度單位時間內(nèi)所去除水分的質(zhì)量，以kg/h表示，按式（3）計算。 （3）式中：W——干燥速度，kg/h。w2——滾筒出口煙絲含水率，%。干燥強度按筒壁和抄板散熱面積計算的單位時間內(nèi)所去除水分的質(zhì)量，以干燥速度與散熱面積的比值表示，單位為kg/(h.m2)，按式（4）計算。 （4）式中：As——干燥強度，kg/(h.m2)。A——滾筒和抄板的散熱面積，m2。設(shè)備熱效率設(shè)備熱效率是指煙絲干燥脫水和升溫所需熱量與供給總熱量的百分比，以%表示，其計算公式如下。（1）煙絲脫水所需熱量煙絲脫水所需熱量按式（5）計算。 （5）式中：Q1——煙絲脫水所需熱量，kJ/h。T3——排潮熱風溫度，℃。t1——滾筒入口煙絲溫度，℃。（2）煙絲升溫所需熱量煙絲升溫所需熱量按式（6）計算。 （6）式中：Q2——煙絲升溫所需熱量，kJ/h。，干基煙絲流量，kg/h。cps——煙絲的比熱容，kJ/(kg.℃)。t2——滾筒出口煙絲溫度，℃。F2——滾筒出口煙絲流量，kg/h。（3）筒壁蒸汽供給熱量筒壁蒸汽提供熱量按式（7）計算。 （7）式中：Qn——筒壁蒸汽提供熱量，kJ/h。Fs——施加筒壁的蒸汽流量，kg/h?！羝瘽摕?，kJ/kg。Hs1、Hs2——施加筒壁蒸汽溫度和蒸汽冷凝水溫度下水的焓值，kJ/kg。（4）熱風提供熱量熱風提供熱量按式（8）計算。 （8）式中：Qk——熱風提供熱量，kJ/h。Ga1、Ga2——分別為工藝熱風、輔助熱風的質(zhì)量流量，kg/h。I0、I1、I2——分別為環(huán)境空氣、工藝熱風和輔助熱風的濕焓，kJ/kg。（5）設(shè)備熱效率設(shè)備熱效率按式（9）計算。 （9）式中：η——設(shè)備熱效率，%。5重復試驗測試根據(jù)項目確定的測試方法，采用同樣的參數(shù)設(shè)置分別進行三次重復的實際測試，其測試結(jié)果如下表6所示。表6重復性試驗測試結(jié)果序號類別名稱單位R1R2R31煙絲特性煙絲流量kg/h500.0500.0500.02滾筒入口煙絲含水率%19.3219.2719.203滾筒入口煙絲溫度℃30.730.730.74滾筒出口煙絲含水率%12.3312.2912.345滾筒出口煙絲溫度℃45.845.445.06滾筒入口煙絲自然堆積密度kg/m395.6095.6095.607滾筒出口煙絲自然堆積密度kg/m364.4264.4264.428滾筒持料量kg67.368.467.69轉(zhuǎn)出煙絲含水率%11.1210.7010.7710蒸汽特性一區(qū)筒壁蒸汽流量kg/h8.198.307.9811一區(qū)筒壁蒸汽壓力Mpa0.510.510.5012一區(qū)筒壁蒸汽冷凝溫度℃93.394.595.013二區(qū)筒壁蒸汽流量kg/h47.8847.2246.5414二區(qū)筒壁蒸汽壓力Mpa0.510.490.4915二區(qū)蒸汽冷凝溫度℃102.7103.5103.016介質(zhì)特性環(huán)境空氣溫度℃30.730.730.717環(huán)境空氣相對濕度%48.448.448.418工藝熱風溫度℃110.0110.0110.019工藝熱風體積流量m3/h307.00300.00300.0020輔助熱風溫度℃100.0100.0100.021輔助熱風體積流量m3/h199.00201.33200.0022排潮熱風溫度℃60.259.455.623排潮熱風相對濕度%39.841.248.724排潮熱風體積流量m3/h1059.361009.481054.61計算結(jié)果如表7所示，由表可以看出，在設(shè)備穩(wěn)定運行的條件下，各性能指標的測試計算誤差較小。表7重復測試計算結(jié)果與分析指標單位R1R2R3平均值極差相對偏差（%）平均停留時間s533.81544.76537.58538.7210.952.03滾筒填充率%29.4630.0729.729.740.612.05干燥速度kg/h39.8739.7939.1339.600.741.87干燥強度kg/(m2.h)1.761.761.731.750.031.71設(shè)備熱效率%69.7370.0569.6769.820.380.546工藝驗證試驗選擇對葉絲滾筒干燥過程影響較大的滾筒轉(zhuǎn)速、煙絲流量、蒸汽壓力、熱風流向、熱風溫度、熱風風量，設(shè)置不同的參數(shù)水平，分別進行工藝驗證試驗。6.1滾筒轉(zhuǎn)速滾筒轉(zhuǎn)速工藝驗證試驗測試與計算結(jié)果如下表8所示，由表可以看出，滾筒轉(zhuǎn)速主要影響煙絲停留時間和滾筒填充率，隨著滾筒轉(zhuǎn)速的增大，煙絲停留時間和滾筒填充率呈減少的趨勢。表8滾筒轉(zhuǎn)速工藝驗證試驗測試與計算結(jié)果序號類別名稱單位8rpm10rpm12rpm1煙絲特性煙絲流量kg/h500.0500.0500.02滾筒入口煙絲含水率%19.6719.2019.873滾筒入口煙絲溫度℃28.430.729.24滾筒出口煙絲含水率%12.8512.3413.035滾筒出口煙絲溫度℃45.045.045.66滾筒入口煙絲自然堆積密度kg/m395.6095.6092.727滾筒出口煙絲自然堆積密度kg/m364.4264.4269.548滾筒持料量kg80.367.660.79轉(zhuǎn)出煙絲含水率%10.9810.7711.7810蒸汽特性一區(qū)筒壁蒸汽流量kg/h7.427.987.6711一區(qū)筒壁蒸汽壓力Mpa0.500.500.5012一區(qū)筒壁蒸汽冷凝溫度℃95.095.094.013二區(qū)筒壁蒸汽流量kg/h47.7946.5446.6914二區(qū)筒壁蒸汽壓力Mpa0.500.490.5115二區(qū)蒸汽冷凝溫度℃102.0103.0102.016介質(zhì)特性環(huán)境空氣溫度℃28.430.729.217環(huán)境空氣相對濕度%61.348.460.018工藝熱風溫度℃110.0110.0110.019工藝熱風體積流量m3/h300.00300.00300.0020輔助熱風溫度℃100.0100.0100.021輔助熱風體積流量m3/h200.00200.00200.0022排潮熱風溫度℃57.455.649.423排潮熱風相對濕度%46.048.756.624排潮熱風體積流量m3/h1043.941054.611343.2225計算結(jié)果平均停留時間s640.70537.58481.1626滾筒填充率%35.3929.7026.2127干燥速度kg/h39.1339.1339.3228干燥強度kg/(m2.h)1.731.731.7429設(shè)備熱效率%70.2869.6771.046.2煙絲流量煙絲流量工藝驗證試驗測試與計算結(jié)果如下表9所示，由表可以看出，煙絲流量對各項工藝性能指標均有較大影響，隨著煙絲流量的增大，各項性能指標均呈增大的趨勢。表9煙絲流量工藝驗證試驗測試與計算結(jié)果序號類別名稱單位300kg/h400kg/h500kg/h1煙絲特性煙絲流量kg/h300.0400.0500.02滾筒入口煙絲含水率%19.6519.5119.203滾筒入口煙絲溫度℃4滾筒出口煙絲含水率%10.0911.2112.345滾筒出口煙絲溫度℃48.046.545.06滾筒入口煙絲自然堆積密度kg/m398.0895.5595.607滾筒出口煙絲自然堆積密度kg/m369.3766.2964.428滾筒持料量kg35.059.667.69轉(zhuǎn)出煙絲含水率%8.4310.1510.7710蒸汽特性一區(qū)筒壁蒸汽流量kg/h9.637.047.9811一區(qū)筒壁蒸汽壓力Mpa0.500.500.5012一區(qū)筒壁蒸汽冷凝溫度℃94.093.595.013二區(qū)筒壁蒸汽流量kg/h38.1244.2346.5414二區(qū)筒壁蒸汽壓力Mpa0.500.500.4915二區(qū)蒸汽冷凝溫度℃103.0102.5103.016介質(zhì)特性環(huán)境空氣溫度℃17環(huán)境空氣相對濕度%60.060.048.418工藝熱風溫度℃110.0110.0110.019工藝熱風體積流量m3/h300.00300.00300.0020輔助熱風溫度℃100.0100.0100.021輔助熱風體積流量m3/h200.00200.00200.0022排潮熱風溫度℃61.257.755.623排潮熱風相對濕度%40.344.548.724排潮熱風體積流量m3/h817.101040.371054.6125計算結(jié)果平均停留時間s478.65598.78537.5826滾筒填充率%14.9225.9429.7027干燥速度kg/h31.9037.3939.1328干燥強度kg/(m2.h)1.411.651.7329設(shè)備熱效率%68.6469.5669.676.3蒸汽壓力蒸汽壓力工藝驗證試驗測試與計算結(jié)果如下表10所示，由表可以看出，蒸汽壓力主要影響干燥速度、干燥強度和設(shè)備熱效率，并且隨著蒸汽壓力的增大，干燥速度和干燥強度呈增大的趨勢，設(shè)備熱效率先增大后有所減少。表10蒸汽壓力工藝驗證試驗測試與計算結(jié)果序號類別名稱單位0.5bar1.0bar1.5bar1煙絲特性煙絲流量kg/h500.0500.0500.02滾筒入口煙絲含水率%19.2019.4619.523滾筒入口煙絲溫度℃30.729.529.44滾筒出口煙絲含水率%12.3410.8110.095滾筒出口煙絲溫度℃45.045.347.06滾筒入口煙絲自然堆積密度kg/m395.6096.9292.667滾筒出口煙絲自然堆積密度kg/m364.4264.8367.848滾筒持料量kg67.665.967.39轉(zhuǎn)出煙絲含水率%10.779.349.2510蒸汽特性一區(qū)筒壁蒸汽流量kg/h7.989.9818.3211一區(qū)筒壁蒸汽壓力Mpa0.500.991.5112一區(qū)筒壁蒸汽冷凝溫度℃95.0105.0115.013二區(qū)筒壁蒸汽流量kg/h46.5457.2558.2014二區(qū)筒壁蒸汽壓力Mpa0.490.991.5115二區(qū)蒸汽冷凝溫度℃103.0112.0119.016介質(zhì)特性環(huán)境空氣溫度℃30.729.529.417環(huán)境空氣相對濕度%48.453.758.418工藝熱風溫度℃110.0110.0110.019工藝熱風體積流量m3/h300.00300.00300.0020輔助熱風溫度℃100.0100.0100.021輔助熱風體積流量m3/h200.00200.00200.0022排潮熱風溫度℃55.658.661.223排潮熱風相對濕度%48.750.445.524排潮熱風體積流量m3/h1054.611039.191141.3225計算結(jié)果平均停留時間s537.58534.10546.3926滾筒填充率%29.7028.8829.6327干燥速度kg/h39.1348.4952.4428干燥強度kg/(m2.h)1.732.142.3229設(shè)備熱效率%69.6772.6572.106.4熱風流向熱風流向工藝驗證試驗測試與計算結(jié)果如下表11所示，由表可以看出，熱風流向主要影響煙絲停留時間、滾筒填充率和設(shè)備熱效率，，順流模式下煙絲停留時間和滾筒填充率較逆流模式小，但設(shè)備熱效率以逆流模式高。表11熱風流向工藝驗證試驗測試與計算結(jié)果序號類別名稱單位順流逆流1煙絲特性煙絲流量kg/h500.0500.02滾筒入口煙絲含水率%19.7519.203滾筒入口煙絲溫度℃29.630.74滾筒出口煙絲含水率%12.8712.345滾筒出口煙絲溫度℃49.245.06滾筒入口煙絲自然堆積密度kg/m395.3795.607滾筒出口煙絲自然堆積密度kg/m366.0264.428滾筒持料量kg58.267.69轉(zhuǎn)出煙絲含水率%10.1410.7710蒸汽特性一區(qū)筒壁蒸汽流量kg/h7.387.9811一區(qū)筒壁蒸汽壓力Mpa0.430.5012一區(qū)筒壁蒸汽冷凝溫度℃94.095.013二區(qū)筒壁蒸汽流量kg/h48.7546.5414二區(qū)筒壁蒸汽壓力Mpa0.430.4915二區(qū)蒸汽冷凝溫度℃101.0103.016介質(zhì)特性環(huán)境空氣溫度℃29.630.717環(huán)境空氣相對濕度%53.848.418工藝熱風溫度℃110.0110.019工藝熱風體積流量m3/h540.00300.0020輔助熱風溫度℃100.0100.021輔助熱風體積流量m3/h180.00200.0022排潮熱風溫度℃59.955.623排潮熱風相對濕度%32.548.724排潮熱風體積流量m3/h1423.231054.6125計算結(jié)果平均停留時間s469.22537.5826滾筒填充率%25.6929.7027干燥速度kg/h39.4839.1328干燥強度kg/(m2.h)1.741.7329設(shè)備熱效率%65.3269.676.5熱風溫度熱風溫度工藝驗證試驗測試與計算結(jié)果如下表12所示，由表可以看出，在試驗測試范圍內(nèi)，熱風溫度對干燥速度和干燥強度有影響，但對煙絲停留時間、滾筒填充率和設(shè)備熱效率的影響不顯著。表12熱風溫度工藝驗證試驗測試與計算結(jié)果序號類別名稱單位90℃110℃120℃1煙絲特性煙絲流量kg/h500.0500.0500.02滾筒入口煙絲含水率%19.6019.2019.293滾筒入口煙絲溫度℃29.730.729.24滾筒出口煙絲含水率%13.0612.3412.825滾筒出口煙絲溫度℃43.045.044.56滾筒入口煙絲自然堆積密度kg/m394.8995.6089.297滾筒出口煙絲自然堆積密度kg/m367.9964.4263.798滾筒持料量kg68.867.667.69轉(zhuǎn)出煙絲含水率%10.0610.7710.7810蒸汽特性一區(qū)筒壁蒸汽流量kg/h7.707.987.6311一區(qū)筒壁蒸汽壓力Mpa0.450.500.5012一區(qū)筒壁蒸汽冷凝溫度℃92.095.094.013二區(qū)筒壁蒸汽流量kg/h45.1546.5443.1914二區(qū)筒壁蒸汽壓力Mpa0.370.490.5015二區(qū)蒸汽冷凝溫度℃96.0103.0101.016介質(zhì)特性環(huán)境空氣溫度℃29.730.729.217環(huán)境空氣相對濕度%58.448.458.518工藝熱風溫度℃90.0110.0122.019工藝熱風體積流量m3/h300.00300.00300.0020輔助熱風溫度℃100.0100.0100.021輔助熱風體積流量m3/h200.00200.00200.0022排潮熱風溫度℃55.855.657.323排潮熱風相對濕度%48.548.743.924排潮熱風體積流量m3/h1043.941054.611071.2525計算結(jié)果平均停留時間s554.14537.58538.0426滾筒填充率%30.1329.7031.1427干燥速度kg/h37.6139.1337.1128干燥強度kg/(m2.h)1.661.731.6429設(shè)備熱效率%70.3969.6769.676.6熱風風量熱風風量工藝驗證試驗測試與計算結(jié)果如下表13所示，由表可以看出，熱風風量對煙絲停留時間、滾筒填充率、干燥速度、干燥強度和設(shè)備熱效率均有影響，并且隨著熱風風量的增大，煙絲停留時間、滾筒填充率、干燥速度、干燥強度呈增大的趨勢，設(shè)備熱效率呈減少的趨勢。表13熱風風量工藝驗證試驗測試與計算結(jié)果序號類別名稱單位2003004501煙絲特性煙絲流量kg/h500.0500.0500.02滾筒入口煙絲含水率%19.7019.2019.343滾筒入口煙絲溫度℃29.430.729.34滾筒出口煙絲含水率%12.9312.3411.525滾筒出口煙絲溫度℃41.045.043.06滾筒入口煙絲自然堆積密度kg/m394.5295.6090.237滾筒出口煙絲自然堆積密度kg/m364.2664.4267.848滾筒持料量kg62.867.668.69轉(zhuǎn)出煙絲含水率%11.2810.7710.1310蒸汽特性一區(qū)筒壁蒸汽流量kg/h7.627.987.7311一區(qū)筒壁蒸汽壓力Mpa0.500.500.5012一區(qū)筒壁蒸汽冷凝溫度℃93.095.093.013二區(qū)筒壁蒸汽流量kg/h46.0246.5449.1614二區(qū)筒壁蒸汽壓力Mpa0.500.490.5015二區(qū)蒸汽冷凝溫度℃101.0103.0102.016介質(zhì)特性環(huán)境空氣溫度℃29.430.729.317環(huán)境空氣相對濕度%58.448.453.118工藝熱風溫度℃110.0110.0110.019工藝熱風體積流量m3/h200.00300.00450.0020輔助熱風溫度℃100.0100.0100.021輔助熱風體積流量m3/h200.00200.00200.0022排潮熱風溫度℃59.355.655.623排潮熱風相對濕度%49.448.745.224排潮熱風體積流量m3/h833.721054.611302.8425計算結(jié)果平均停留時間s499.57537.58550.3226滾筒填充率%27.8229.7030.6027干燥速度kg/h38.8839.1344.1928干燥強度kg/(m2.h)1.721.731.9529設(shè)備熱效率%71.9569.6769.577結(jié)論（1）確定了葉絲滾筒干燥設(shè)備工藝性能的測試指標，包括煙絲停留時間、滾筒填充率、干燥速度、干燥強度和設(shè)備熱效率；（2）建立了基于穩(wěn)態(tài)法（滾筒出口煙絲含水率標準偏差≦0.17%）的葉絲滾筒干燥設(shè)備工藝性能測試方法，以及基于熱質(zhì)平衡的測試結(jié)果計算方法。參考文獻[1]FriedmanSJ.Studiesinrotarydrying,Part1:Holdupanddusting[J].ChemEngProg,1949,45:573.[2]SeamanW.C.andMitchellT.R.Analysisofrotarydryersandcoolerperformance[J].ChemEngProg,1954,50(9):467－475.[3]P.G.Glikin.Transportofsolidsthroughflightedrotatingdrums[J],TransIChemEng.,1978，56：120－126.[4]ThorneB,KellyJJ.Amathematicalmodelfortherotarydryer[J].Drying,1980,80:160.[5]吳培龍，朱明.物料顆粒在滾筒式干燥機內(nèi)停留時間的確定[J].農(nóng)業(yè)工程學報，1988，3：63－70.[6]F.Y.Wang.Adistributedparameterapproachtothedynamicofrotarydryingprocesses[J].DryingTechnology,1993,11(7)，1641-1656.[7]BakerCGJ,Thedesignofflightsincascadingrotarydryers[J].DryingTechnology,1988:631.[8]KellyJ.Flightdesigninrotarydryers[J].DryingTechnology,1992,10(4);979.[9]劉培坤陳文梅.低速回轉(zhuǎn)圓筒內(nèi)磷銨顆粒粒度分布規(guī)律研究[J].化學工程.1998,26(2)：41-44.[10]楊崗.回轉(zhuǎn)圓筒內(nèi)揚板性能的優(yōu)化模擬：[D].成都：四川大學，2000.[11]M.E.Sheehan,P.F.Britton,P.A.Schneider.Amodelforsolidstransportinflightedrotarydryersbasedonphysicalconsiderations[J].ChemicalEngineeringScience,2005,60:4171-4182.[11]FriedmanSJ.Studiesinrotarydrying,Part1:Holdupanddusting[J].ChemEngProg,1949,45:573.[12]FriedmanSJ.Studiesinrotarydrying,Part2:Heatandmasstransfer[J].ChemEngProg,1949,45:573.[13]MyklestedO.Heatandmasstransferinrotarydryers[J].ChemEngProg,1963:129.[14]SharplesK,GlikinPG,WarneR.Computersimulationofrotarydryer[J].TransInst.ChemEng,1964,42:275.[15]ThorneB,KellyJJ.Amathematicalmodelfortherotarydryer[J].Drying,1980,80:160.[16]NonhebelG.Mosscontinuousrotarydryers[J].DryingofSolidinChemIndustry,1971:180.[17]KamkeFA.Computersimulationofarotarydryer,Part1:Retentiontime[J].AICHEJournal,1986,32(2):263-268.[18]KamkeFA,WilsonTB.Computersimulationofarotarydryer,Part2:Heatandmasstransfer[J].AICHEJournal,1986,32(2):269-275.[19]劉強，曹崇文.混流谷物干燥機沿通氣盒縱向糧層氣流分布均勻性的研究[J].農(nóng)業(yè)工程學報，1994,10(1):76-82.[20]鄭國生，曹崇文.散粒物料氣流干燥中的傳熱特性[J].北京農(nóng)業(yè)工程大學學報，1994，14（1）：54－61.[21]張建東，楊凌，曹崇文.玉米多級順流干燥過程的模擬模型[J].北京機械學院學報,1994,9(1):80-89.[22]陳存社.轉(zhuǎn)筒干燥機的模擬與實驗研究：[D].北京：中國農(nóng)業(yè)大學，1996.[23]黃志剛.轉(zhuǎn)筒干燥器中顆粒物料流動和傳熱傳質(zhì)過程的研究：[D].北京：中國農(nóng)業(yè)大學，2004.[24]J.R.Pkez-Correa,F.Cubillos,E.Zavala,C.SheneandP.I.Alvarez.Dynamicsimulationandcontrolofdirectrotarydryers[J].FoodControl，1998，9（4）,195-203.[25]A.H.Pelegrina,M.P.Elustondo&M.J.UrbicainPLAPIQUI(UNS-CONICET).DesignofaSemi-continuousRotaryDrierforVegetables[J].JournalofFoodEngineerinq,19