不同抽吸模式对滤嘴中烟碱过滤效率的影响

细支烟滤嘴参数对烟碱过滤效率的影响佚名【摘要】为给细支卷烟[圆周为(17.0±0.1)mm]滤嘴设计开发提供更多参考,按照单因素设计了5种丝束规格、每个丝束3个滤棒压降梯度、4个滤嘴通风梯度,共15个滤棒样品,卷接为60个卷烟样品,考察了不同滤嘴参数对细支烟烟碱过滤效率的影响.结果表明:对于不同丝束规格成型的细支滤棒卷烟,①在滤棒压降相同条件下,细支烟烟气烟碱过滤效率与滤嘴通风率显著正相关;随着滤棒压降增大,滤嘴通风率对烟碱过滤效率的影响幅度先增加后降低,滤嘴通风率每增加10％,烟碱过滤效率增加0.64％～1.00％;②在相同滤嘴通风率条件下,烟碱过滤效率与滤棒压降显著正相关,滤棒压降每增加100 Pa,烟碱过滤效率增加1.20％～1.40％;③丝束单旦增加、总旦降低,所成型的细支滤棒对主流烟气烟碱的过滤效率呈降低趋势.【期刊名称】《烟草科技》【年(卷),期】2018(051)012【总页数】5页(P72-76)【关键词】细支卷烟;滤嘴参数;烟碱;滤嘴通风率;滤棒压降;过滤效率【正文语种】中文【中图分类】TS411.2随着消费者生活水平和健康意识的提高，低焦油卷烟迎来新的发展机遇［1］。

在众多低焦油卷烟品类中，细支卷烟［圆周为（17.0±0.1）mm］由于其新颖的外观和舒适的抽吸感觉，更受到消费者尤其是年轻消费者的喜爱［2-3］。

当前，针对细支烟的研究还不够深入，尤其是细支烟滤嘴与普通卷烟滤嘴存在较大的差异，滤嘴参数对卷烟烟气烟碱过滤效率的影响仍缺乏系统研究，难以为细支烟的设计提供可靠的参考依据。

滤嘴是烟支重要的组成部分，可有效地滤除烟气中部分有害成分。

有关普通卷烟滤嘴参数对烟气中烟碱过滤效率的研究相对较多，如WEN Jianhui等［4］研究了滤嘴对烟气成分的过滤和截留性能，表明滤嘴对烟碱的过滤效率在24%左右；Keith［5］研究了单丝纤度、滤棒压降及滤嘴长度对烟气焦油、烟碱过滤效率的影响，结果表明调整滤棒压降参数对烟碱过滤效率有一定影响；Norman等［6］针对滤嘴通风率的研究表明，在滤嘴通风率由0增加到70%后，其对烟碱的过滤效率明显提升；Adam等［7］进行了类似的研究，分析了不同抽吸模式下滤棒通风对烟碱过滤效率的影响。

滤嘴参数对细支烟主要理化指标及感官品质的影响楚文娟;纪朋;韩路;孙培健;孙学辉;邱建华;田海英;聂聪【期刊名称】《轻工学报》【年(卷),期】2022(37)3【摘要】采用6.0Y/17000规格丝束制备了不同滤嘴参数(滤嘴通风率、滤棒压降)的细支烟样品,并考查了滤嘴参数对其主要理化指标(烟支吸阻、烟碱过滤效率、焦油释放量、烟碱释放量、CO释放量、主流烟气pH值)及感官品质的影响。

结果表明:烟支吸阻与滤棒压降正相关,与滤嘴通风率负相关,相同的滤棒压降变化,细支烟烟支吸阻的变化幅度约为常规烟的1/2,相同滤嘴通风率变化,细支烟烟支吸阻的变化幅度约为常规烟的1.7倍。

细支烟滤嘴对烟碱的过滤效率与滤棒压降和滤嘴通风率均正相关,且过滤效率低于常规烟。

焦油、烟碱的释放量与滤嘴通风率和滤棒压降均显著负相关,且滤嘴参数变化对细支烟常规成分的影响幅度低于常规烟。

细支烟主流烟气中CO的单位焦油释放量随滤嘴通风率的增加而减小,烟碱的单位焦油释放量随滤嘴通风率的增加而增加。

分别建立了个理化指标与滤嘴参数的回归方程,预测精度良好。

细支烟感官评价得分随滤棒压降的增加而降低,随滤嘴通风率的增加呈先升高后降低的趋势,滤嘴通风率设定为40%时感官品质最优。

【总页数】9页(P65-73)【作者】楚文娟;纪朋;韩路;孙培健;孙学辉;邱建华;田海英;聂聪【作者单位】河南中烟工业有限责任公司技术中心;中国烟草总公司郑州烟草研究院【正文语种】中文【中图分类】TS411.2【相关文献】1.滤嘴参数对细支烟主流烟气中5种关键烤甜香释放量的影响2.滤嘴参数对细支烟主流烟气pH和感官质量的影响3.滤嘴参数对细支烟主流烟气中代表性香味成分释放量的影响4.打孔方式对细支卷烟滤嘴通风率及感官品质的影响5.打孔方式对细支卷烟滤嘴通风率及感官品质的影响因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

抽吸方式对卷烟主流烟气总粒相物pH的影响陈智豪;王颖;何君;谢涛【摘要】为考察不同抽吸方式对卷烟主流烟气总粒相物pH和化学成分的影响,采用ISO和Health Canada 2种抽吸方式分别抽吸了7种市售卷烟,然后测定总粒相物和烟碱释放量的差异以及总粒相物pH值的变化.研究表明:与IS0方案相比,采用Health Canada深度抽吸方式,总粒相物和烟碱释放量均有显著提高,但pH的增幅较小.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2015(043)003【总页数】3页(P80-81,118)【关键词】抽吸方式;主流烟气;总粒相物;pH【作者】陈智豪;王颖;何君;谢涛【作者单位】深圳烟草工业有限责任公司技术中心,广东深圳518109;深圳烟草工业有限责任公司技术中心,广东深圳518109;深圳烟草工业有限责任公司技术中心,广东深圳518109;深圳烟草工业有限责任公司技术中心,广东深圳518109【正文语种】中文【中图分类】TS411.2不同的抽吸方式会对卷烟的燃烧有较大影响，进而对燃烧后产生的化学成分有较大影响，吸烟者所摄入的化学物质有较大差异，导致感官体验有所不同［1］。

因而近年来，吸烟方式与卷烟主流烟气物质释放量的关系成为国际烟草界研究的热点之一［2－7］。

当人们抽吸低焦油卷烟产品时，抽吸习惯会有一定的改变，以弥补因降低焦油含量而引起烟气量和烟碱量的不足。

卷烟主流烟气的pH 值反映了烟气化学成分的酸碱平衡关系和烟气烟碱的存在形态，在烟气中，烟碱以质子化和非质子化2 种形式存在，使消费者得到生理满足的一般为非质子化的游离烟碱［8－9］。

在一定范围内烟气碱性越大，游离烟碱的比例越高，也就越容易使吸烟者达到生理满足，因而pH 是衡量卷烟吸食品质的重要指标之一。

吸烟模式不同，卷烟主流烟气的总粒相物(Total particulate matter，TPM)就会有所变化，从而影响相应的pH 值。

因此，研究吸烟模式对TPM 的pH 影响对于卷烟吸食品质控制具有重要的理论意义和实用价值［10］。

滤嘴对卷烟主流烟气中Cd和Pb截留效率的影响引言卷烟中的重金属元素是危害人体健康的重要因素之一。

镉（Cd）和铅（Pb）是卷烟烟气中主要的重金属元素之一，它们对人体健康具有极大的危害性。

而卷烟滤嘴作为卷烟中的主要组成部分之一，对卷烟烟气中的Cd和Pb截留效率具有一定的影响。

研究滤嘴对卷烟主流烟气中Cd和Pb截留效率的影响具有重要的意义。

一、滤嘴的作用卷烟滤嘴是指卷烟的受烟者端传统位置的一片白色纸质吸附体，它是由滤棒和过滤纸组成，是卷烟产业中重要的配料之一。

滤嘴的主要作用是过滤烟气中的固体颗粒和一部分有害物质，减少对吸烟者的伤害。

而Cd和Pb就是通过滤嘴被截留在烟气中的一部分。

二、滤嘴对Cd和Pb的截留效率及影响因素1. 滤嘴结构滤嘴的结构对Cd和Pb的截留效率具有重要影响。

一般来说，滤嘴越密集，Cd和Pb的截留效率就越高。

滤嘴的材质也会对Cd和Pb的截留效率产生影响，目前市面上的滤嘴材质主要有纸质滤嘴、活性炭滤嘴等，它们对Cd和Pb的截留效率也有所区别。

2. 吸烟方式吸烟者的吸食方式也会对Cd和Pb的截留效率产生影响。

一般来说，吞吸式吸烟者相对于传统吸烟者，Cd和Pb的截留效率会更低。

因为吞吸式吸烟者在吸烟的时候，烟气不经过滤嘴，直接通过口腔进入肺部，这样就会大大减少Cd和Pb被滤嘴截留的机会。

三、滤嘴对Cd和Pb截留效率的影响研究现状目前，关于滤嘴对Cd和Pb截留效率的研究仍处于初级探索阶段。

主要集中在滤嘴结构、材质、吸烟方式等方面的实验研究。

科学家们通过对不同滤嘴材质和结构的实验比对，探究其对Cd和Pb的截留效率的影响。

而在实际环境中，也有一些针对吸烟者吸烟方式和不同滤嘴烟的Cd和Pb含量的调查和研究。

四、未来研究方向1. 新型滤嘴材质的研发目前市面上的滤嘴主要是以纸质和活性炭为主，对Cd和Pb的截留效率有一定的局限性。

未来的研究可以着重开发新型滤嘴材质，如增强型滤纸、纳米复合材料等，以提高Cd 和Pb的截留效率。

不同抽吸模式卷烟主流烟气中常规成分和某些有害成分释放研究于宏晓;赵砚棠;徐海涛;马强;钟青;刘丽丽;肖协忠【摘要】10.3969/j.issn.1007-5119.2012.05.017% 对比研究了 ISO 抽吸模式和加拿大深度抽吸模式下不同卷烟主流烟气中焦油、烟碱和水分3种常规成分释放量及一氧化碳、氨和苯酚3种有害成分释放量。

结果表明，加拿大深度抽吸模式下，卷烟主流烟气中焦油、烟碱和水分3种常规成分及一氧化碳、氨和苯酚3种有害成分释放量远远高于 ISO 抽吸模式下的释放量；随着滤嘴通风率的增加，主流烟气常规成分和某些有害成分释放量的增加幅度越来越大；主流烟气中水分释放量的增加幅度远远大于焦油、烟碱、一氧化碳、氨和苯酚释放量的增加幅度。

【期刊名称】《中国烟草科学》【年(卷),期】2012(000)005【总页数】4页(P90-92,103)【关键词】ISO标准抽吸;加拿大深度抽吸;主流烟气【作者】于宏晓;赵砚棠;徐海涛;马强;钟青;刘丽丽;肖协忠【作者单位】山东中烟工业公司技术中心,济南 250100;山东中烟工业公司技术中心,济南 250100;山东中烟工业公司技术中心,济南 250100;山东中烟工业公司技术中心,济南 250100;山东中烟工业公司技术中心,济南 250100;山东中烟工业公司技术中心,济南 250100;山东中烟工业公司技术中心,济南 250100【正文语种】中文【中图分类】S572.01自从《烟草控制框架公约（FCTC）》签署以来，全球范围反吸烟运动日渐高涨，世界各国对烟草与健康问题的关注也越来越密切。

以世界卫生组织（WHO）为首的公共卫生部门对 ISO抽吸模式提出质疑，认为ISO抽吸模式不能模拟消费者的实际抽吸行为，当消费者抽吸“低焦油”卷烟时，消费者为了满足生理需要会自觉地改变抽吸模式，自我调控烟碱摄入量，如增加抽吸容量等，同时消费者在抽吸卷烟时会有意或无意地用手指或嘴唇覆盖在滤嘴通风孔上，这对抽吸低焦油卷烟的影响很大，因此，ISO抽吸模式得到的测试结果会对消费者造成误导。

抽吸条件对卷烟主流烟气氰氢酸释放量影响的研究许永;张霞;刘巍;马燕;芮晓东;金永灿;缪明明【期刊名称】《烟草科技》【年(卷),期】2011(000)003【摘要】为考察不同抽吸条件对主流烟气中氢氰酸(HCN)释放量结果的影响,在吸烟机上,通过改变吸烟参数,对4种卷烟主流烟气中HCN释放量进行了测试.研究表明:抽吸条件的变化对主流烟气中HCN的释放量影响相当大,增加抽吸容量,减少抽吸持续时间,缩短抽吸间隔时间,减小滤嘴通风孔通风率以及减少烟蒂长度均能引起主流烟气中HCN释放量的增加,但并不呈线性,因此,在吸烟支数相同的情况下,通过改变抽烟习惯,可减少吸烟者对HCN的摄入量,提高吸烟安全性.【总页数】5页(P50-54)【作者】许永;张霞;刘巍;马燕;芮晓东;金永灿;缪明明【作者单位】云南烟草科学研究院烟草化学重点实验室,昆明市高新开发区科医路41号,650106;云南烟草科学研究院烟草化学重点实验室,昆明市高新开发区科医路41号,650106;云南烟草科学研究院烟草化学重点实验室,昆明市高新开发区科医路41号,650106;云南烟草科学研究院烟草化学重点实验室,昆明市高新开发区科医路41号,650106;云南烟草科学研究院烟草化学重点实验室,昆明市高新开发区科医路41号,650106;云南烟草科学研究院烟草化学重点实验室,昆明市高新开发区科医路41号,650106;云南烟草科学研究院烟草化学重点实验室,昆明市高新开发区科医路41号,650106【正文语种】中文【中图分类】TS411.2【相关文献】1.离子色谱研究深度抽吸模式下卷烟主流烟气中氨的逐口释放量 [J], 张健;李超;陶鹰;黄云杰;李娥贤;申晓锋;赵蔚;韦克毅2.两种抽吸模式下卷烟主流烟气成分释放量的差异 [J], 杨飞;李中皓;唐纲岭;刘珊珊;姜兴益;边照阳;庞永强;张洪非;张威3.抽吸条件对卷烟主流烟气中氨释放量的影响 [J], 张霞;许永;刘巍;金永灿;曹红云;胡守毅;马燕;陈永宽;缪明明4.抽吸条件对卷烟主流烟气苯并[a]芘释放量影响的研究 [J], 杜咏梅;王允白;肖协忠;张怀宝5.不同抽吸条件对卷烟主流烟气中酚类化合物释放量的影响 [J], 于航;尚梦琦;李宁;方一;林琳;陶里;曲亚玲;黄光莉因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

两种抽吸模式下卷烟烟气有害成分释放量与滤嘴通风率的关系陈欢;姜兴益;王颖;张威;庞永强;侯宏卫;胡清源【摘要】为了解不同抽吸模式下卷烟烟气有害成分释放量与滤嘴通风率的关系,考察了ISO和加拿大卫生部深度(HCI)两种抽吸模式下主流烟气中烟碱及乙醛、丙烯醛、苯、苯并[a]芘、1,3-丁二烯、一氧化碳(CO)、甲醛、N-亚硝基降烟碱(NNN)、4-(N-甲基-N-亚硝氨基)-1-(3-吡啶基)-1-丁酮(NNK)、苯酚、巴豆醛、氢氰酸(HCN)和氨等13种有害成分的释放量与滤嘴通风率的相关关系,并进一步探讨了单位烟碱有害成分释放量与滤嘴通风率的相关性.结果表明:①在ISO抽吸模式下,除NNN、NNK外,其他有害成分的释放量与滤嘴通风率负相关;甲醛和巴豆醛的单位烟碱释放量与滤嘴通风率负相关,乙醛、CO、苯并[a]芘和氨的单位烟碱释放量与滤嘴通风正相关.②在HCI抽吸模式下,甲醛、巴豆醛、苯并[a]芘、苯酚和烟碱的释放量与滤嘴通风率负相关,HCN释放量与滤嘴通风率正相关,其余有害成分的释放量与滤嘴通风无显著相关性;乙醛、丙烯醛、巴豆醛、CO、HCN和氨的单位烟碱释放量与滤嘴通风率正相关.%To find out the relationships between filter ventilation rate and the deliveries of harmful components in mainstream cigarette smoke under different smoking regimes, the correlations between filter ventilation rate and the deliveries of nicotine and 13 harmful components (acetaldehyde, acrolein, benzene, benzo[a]pyrene, 1, 3-butadiene, CO, formaldehyde, NNN, NNK, phenol, crotonaldehyde, HCN and NH3) in mainstream cigarette smoke under ISO and Health Canada intensive (HCI) smoking regimes were investigated, and the correlations between filter ventilation rate and the deliveries of harmful components per unit nicotine yield were analyzed as well. The results showed that: 1)Under ISO smoking regime, filter ventilation rate negatively correlated to the deliveries of harmful components (excluding NNN and NNK);filter ventilation rate negatively correlated to the deliveries of formaldehyde and crotonaldehyde per unit nicotine yield, while positively correlated to the deliveries of acetaldehyde, CO, benzo[a]pyrene and NH3 per unit nicotine yield. 2) Under HCI smoking regime, filter ventilation rate negatively correlated to the deliveries of formaldehyde, crotonaldehyde,benzo[a]pyrene, phenol and nicotine, while positively correlated to the delivery of HCN, there was no significant correlation between filter ventilation rate and the deliveries of the other harmful components. The deliveries of acetaldehyde, acrolein, crotonaldehyde, CO, HCN and NH3 per unit nicotine yield also positively correlated to filter ventilation rate.【期刊名称】《烟草科技》【年(卷),期】2015(048)009【总页数】5页(P45-49)【关键词】抽吸模式;滤嘴通风率;释放量;有害成分;主流烟气【作者】陈欢;姜兴益;王颖;张威;庞永强;侯宏卫;胡清源【作者单位】国家烟草质量监督检验中心,郑州高新技术产业开发区枫杨街2号450001;国家烟草质量监督检验中心,郑州高新技术产业开发区枫杨街2号 450001;国家烟草质量监督检验中心,郑州高新技术产业开发区枫杨街2号 450001;国家烟草质量监督检验中心,郑州高新技术产业开发区枫杨街2号 450001;国家烟草质量监督检验中心,郑州高新技术产业开发区枫杨街2号 450001;国家烟草质量监督检验中心,郑州高新技术产业开发区枫杨街2号 450001;国家烟草质量监督检验中心,郑州高新技术产业开发区枫杨街2号 450001【正文语种】中文【中图分类】TS411.2目前，国内外卷烟企业普遍采用改变卷烟纸透气度、滤嘴通风率等卷烟材料设计参数的方法来降低主流烟气中有害成分的释放量。

不同滤嘴通风中细支卷烟烟气主要中性和碱性香味成分逐口释放规律邓其馨;苏明亮;黄延俊;林艳;谢卫;刘泽春;谢复炜;聂聪;刘惠民;谢剑平【期刊名称】《中国烟草学报》【年(卷),期】2022(28)1【摘要】为考察不同滤嘴通风中细支卷烟烟气主要中性和碱性香味成分逐口释放规律,分析17 mm和20 mm圆周卷烟在0%、25%和50%滤嘴通风度下主流烟气主要中性和碱性香味成分逐口释放量,比较相同滤嘴通风、不同圆周卷烟烟气主要中性和碱性香味成分逐口释放的差异性,考察滤嘴通风对中细支卷烟烟气主要中性和碱性香味成分逐口释放均值的影响。

结果表明:①不同滤嘴通风中细支卷烟主流烟气大部分中性和碱性香味成分逐口释放量最小值出现在第1口。

②当滤嘴通风相同时,17 mm和20 mm两种圆周卷烟主流烟气苯甲醛,糠醛,3-戊烯-2-酮,苯乙烯等4种成分逐口释放存在显著性差异,细支卷烟这4种成分逐口释放量均值高于中支卷烟。

③不同滤嘴通风度下中细支卷烟烟气中柠檬烯,3-戊烯-2-酮,2-甲基吡嗪,2,4-二甲基吡啶,2-甲基吡啶,2,5-二甲基吡啶逐口波动较大。

④大部分中性和碱性成分逐口释放量均值随着滤嘴通风增加逐渐降低,降幅与分子量有关。

【总页数】10页(P17-26)【作者】邓其馨;苏明亮;黄延俊;林艳;谢卫;刘泽春;谢复炜;聂聪;刘惠民;谢剑平【作者单位】福建中烟工业有限责任公司技术中心;中国烟草总公司郑州烟草研究院【正文语种】中文【中图分类】TS4【相关文献】1.细支和常规卷烟主流烟气常规成分和5种关键烤甜香味成分逐口释放量的差异分析2.烤烟型细支与常规卷烟烟气中9种主要成分的逐口释放量比较3.不同滤嘴结构的电加热烟草产品烟气主要成分逐口释放规律研究4.不同圆周、不同滤嘴通风率卷烟主流烟气酸性成分的逐口释放5.短支卷烟烟气香味成分逐口释放分析因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

普通醋纤香烟滤嘴内温度及烟碱分布模拟∗李珊红;王垭曼;李彩亭;曾光明;丁倩倩;郭威【摘要】为减少香烟抽吸过程中烟碱对人体健康的危害，在 ISO 抽吸模式下，采用标准k-ε湍流模型、SIMPLE算法和多孔介质模型对普通醋纤香烟滤嘴内烟气温度与烟碱截留规律进行研究.结果表明，抽吸过程中烟气总焓随时间逐渐降低；烟碱在轴向上迁移速度快，但随着向吸食端扩散，烟碱温度逐渐降低，速度减慢，截留量也不断减少；径向上烟碱在热泳力作用下，布朗无规则运动加剧，烟碱在每一截面上分布较分散，烟碱截留效率降低.普通醋纤香烟滤嘴的烟碱模拟截留效率为30.59%，与相同实验条件下测得的效率接近.研究结果为滤嘴的优化设计提供理论依据.%In order to reduce the harm of the nicotine to human body during the suction,the distribu-tion of nicotine interception and flue gas temperature in the cellulose acetate cigarette filter under ISO suc-tion mode was simulated via the standard k-εturbulence model,SIMPLE algorithm and porous medium model.The results showed that the total enthalpy of air decreased gradually with the time,and the nico-tine spread quickly and decreased gradually along the axial direction,because nicotine temperature gradual-ly decreased and nicotine slowly moved down when spreading to the smoking end.Moreover,the nicotine also distributed discretely,which reduced the nicotine intercept efficiency because of the fierce Brownian motion under thermophoretic force along the radial direction.Meanwhile,it is found that the simulation intercept efficiency of cellulose acetate cigarette filter was 30.59%,which was close to theexperimental ef-ficiency under the same conditions,and the results can provide theoretical basis for the optimal design ofthe filter.【期刊名称】《湖南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(043)012【总页数】6页(P134-139)【关键词】醋纤滤嘴;数值模拟;温度分布;烟碱分布;截留效率【作者】李珊红;王垭曼;李彩亭;曾光明;丁倩倩;郭威【作者单位】湖南大学环境科学与工程学院，湖南长沙 410082; 环境生物与控制教育部重点实验室湖南大学，湖南长沙 410082;湖南大学环境科学与工程学院，湖南长沙 410082; 环境生物与控制教育部重点实验室湖南大学，湖南长沙410082;湖南大学环境科学与工程学院，湖南长沙 410082; 环境生物与控制教育部重点实验室湖南大学，湖南长沙 410082;湖南大学环境科学与工程学院，湖南长沙 410082; 环境生物与控制教育部重点实验室湖南大学，湖南长沙 410082;湖南大学环境科学与工程学院，湖南长沙 410082; 环境生物与控制教育部重点实验室湖南大学，湖南长沙 410082;湖南大学环境科学与工程学院，湖南长沙410082; 环境生物与控制教育部重点实验室湖南大学，湖南长沙 410082【正文语种】中文【中图分类】X701.3卷烟在抽吸过程中经高温燃烧、裂解等过程产生的烟气，包括烟碱、一氧化碳、氮氧化物、氨、氢氰酸、酚类等有害成分，其中烟碱占卷烟烟气总生物碱量的95 %以上[1-4].烟碱对人体中枢神经有强烈刺激和麻痹作用，大量摄入会令人晕眩、呕吐甚至中毒死亡.抽吸一支烟，人体通常可吸入0.2～ 2.5 mg烟碱[5]，因此去除香烟烟气中的烟碱对人体健康有重要意义.通常用能过滤吸收烟草烟气中多种有害成分的醋酸纤维制作卷烟滤嘴[6].目前汪秋安等[7]采用固相微萃取法测定了卷烟主流烟气中的游离烟碱.曹建华[5]、王进等[8]研究了醋酸纤维滤嘴对香烟主流烟气中烟碱的去除效果.李艳平等[9]通过实验考察了卷烟滤嘴内烟碱的空间分布及过滤效率.上述工作大多需进行大量的实验，而实验研究常受到各种条件的限制，计算机模拟可降低人力、物力消耗，并准确、形象地再现滤嘴内的烟碱分布[10-12].本研究在对普通醋纤滤嘴内烟碱分布进行模拟研究的基础上[10]，进一步研究滤嘴内部烟气温度变化及其对截留烟碱量的影响,分析截留烟碱的效果.建立普通醋纤滤嘴(3.0Y32000)的几何模型，其长为28 mm, 圆周长为24.5 mm，网格采用六面体划分，并对边界层进行加密.经网格无关性验证，选用150×100(滤嘴圆周×轴向)网格进行模拟，其总结点数达到270 276，网格数达到260 000.滤嘴几何模型及网格图如图1所示，其中，Z=28 mm为过滤嘴与烟丝相连的烟丝端，Z=0为吸食端.烟气从烟丝端流向吸食端，烟碱在滤嘴内部被截留. 假定滤嘴为孔隙率一致、孔径均匀的多孔介质，不考虑焦油的沉积及除烟碱外的其他组分的挥发.模拟采用标准k-ε双方程湍流模型，非稳态3D分离隐式求解器，SIMPLE算法，标准壁面函数处理近壁面区域.烟气与烟碱流动视为定常流，其中烟碱看作连续相，并考虑到烟碱与烟气之间的相互作用，如热泳扩散，在欧拉模型下进行模拟.烟碱和烟气作为互相贯穿连续的多相流动，占据的空间以体积分数(αq)表示，且烟碱和烟气相各自满足质量、动量和能量守恒定律[13-14].烟气的体积分数方程如式(1)所示..式中：αq是第q相的体积分数.质量守恒方程如式(2)所示.式中:ρq是q相的密度, kg/m3; vq是q相的速度, m/s; t是时间,表示从p相到q相的传质,表示从q相到p相的传质, kg/(m3·s); Smq是q相的质量源相, kg.动量守恒方程如式(3)所示.P+，vqI，式中: P为压力, Pa; 是q相的应力应变张量, kg/(m2·s2); Rpq是相间的相互作用力; Fq包括所有的外部力，其中包含粒子做布朗运动所受到的热泳力; μq是q相的黏度(kg/ms); I是单位张量; Kpq是相间动量交换比例系数.能量守恒方程如式(6)所示.vq-qq+式中：Hq是q相的焓, J/kg; qq是热通量, W/m2;Qpq是p相与q相间的热交换, W/m2; Hpq与Hqp分别是p相与q相间的相间焓, J/kg.相间的能量转移(Qpq)假设为温度差的函数：，式中: hpq是p相与q相间的传热系数, W/(m2·K);传热系数与p相Nusselt数Nup有关，kq是q相的导热系数, W/(m·K)[15-16].实验测试表明, 抽吸香烟时，通过滤嘴的烟气为一种气溶胶，含有气、粒两相，烟碱存在于粒相，烟气中粒子数约1011个/230 mL，平均粒径0.1～0.4 μm，90%的粒子粒径50 nm～1.0 μm，粒径呈正态分布, 中位粒径0.254 μm.因粒径较小，跟随性好，类似于气体分子运动[17].本研究中滤嘴视为孔隙率为0.77的均匀多孔介质[18].滤嘴内部醋酸纤维素纤维传热系数为0.050 W/(m·K)[19].滤嘴近烟丝端采用速度入口，速度大小随时间发生变化，通过自定义函数UDF(User DefinedFunction)加载.烟气进口温度设定为373 K[20].滤嘴近吸食端采用压力出口，大小为-1 100 Pa，滤嘴壁厚0.08 mm.4.1 抽吸完毕轴向上烟碱的温度分布抽吸完毕(即t=2.0 s时)，烟碱沿轴向中心轴线上的温度分布如图2所示.由图可知，抽吸完毕时，烟碱温度沿轴向上逐渐下降，在近烟丝端烟碱的温度最高，烟碱在滤嘴内部由烟丝端向吸食端扩散，与醋酸纤维表面接触被吸附截留并与其传热，温度降低，在近吸食端温度降至最低，且接近室温.4.2 不同时刻滤嘴轴向上烟气的总焓分布在2 s的抽吸过程中，观察滤嘴内烟气在不同时刻(0.4 s,0.8 s,1.2 s,1.6 s,2.0 s)的总焓分布情况.如图3所示，烟气进入滤嘴后，总焓的分布效果与温度大致相同，呈现出逐渐降低的趋势.在前0.4 s时，烟气刚刚进入滤嘴，传热与扩散效果较弱，总焓量变化不明显.0.4 s后，烟气逐渐进入滤嘴，在轴向方向，烟气由烟丝端向吸食端扩散，经传热温度不断降低，总焓量随之下降.1.6 s后到抽吸结束，总焓量较低且变化不大.4.3 烟碱分布4.3.1 不同时刻滤嘴X=0截面内的烟碱分布在2 s的抽吸时间内，模拟普通醋纤滤嘴对烟碱的截留，获取不同时刻(t=0.4s,0.8 s,1.2 s,1.6 s)滤嘴内的烟碱分布,如图4所示.由图可知，0.4 s内，烟气刚刚进入滤嘴，烟碱量较少；随着烟气持续进入滤嘴向吸食端扩散，烟碱被截留，滤嘴内的烟碱量少许增加；1.2 s后，由于烟气入口速度降低，向吸食端扩散较慢，烟碱继续被截留，烟碱量由烟丝端向吸食端逐渐减少.4.3.2 滤嘴烟碱体积分数的三维分布为直观地显示烟碱在滤嘴中体积分数的分布情况，选取抽吸时间t=1.6 s及2.0 s 时，观察滤嘴内3个不同截面(Z=0.007 m, 0.014 m, 0.021 m)的烟碱分布情况，如图5所示.由图可知，烟碱在3个不同截面内的体积分布规律基本相近，在每个截面沿径向方向分布较为均匀.由于中心区域的速度相对较大，从滤嘴中心流过的烟气多于外周，但烟气进入滤嘴时温度较高，烟碱比较活跃，在热泳力作用下，布朗无规则运动加剧，使每一截面上烟碱分布较分散.4.3.3 抽吸完毕轴向上烟碱的体积分数分布抽吸完毕(即t=2.0 s时)，烟碱沿轴向中心轴线上的体积分数分布如图6所示.由图可知，由于烟气进入滤嘴时温度较高，烟碱在滤嘴内部比较活跃，迁移速度快，使烟碱的体积分数沿中心轴线首先变化不明显，但随着烟气由烟丝端向吸食端扩散，烟碱温度逐渐降低，速度减慢，烟碱与醋酸纤维表面接触而被吸附截留，使得烟碱沿中心轴线的截留量不断降低，吸食端烟碱量低于烟丝端烟碱量.4.3.4 抽吸完毕径向上烟碱的体积分数分布抽吸完毕(t=2.0 s时)，滤嘴中心面(即Z=0.014 m)径向上烟碱的体积分数分布如图7所示.由图可知，由过滤断面的中心处至壁面处，烟碱的体积分数大致呈下降趋势.中心处通过的烟气量较多，抽吸结束烟碱在此分布也较多.但由于烟碱受到热泳力的作用，在滤嘴内做布朗无规则运动，使得烟碱在滤嘴内随机分布，其体积分数在径向上变化不大，在近壁面处，烟碱的体积分数下降较多，这与图5中的不同抽吸时刻，沿滤嘴长度方向不同截面(Z=0.007 m, 0.014 m, 0.021 m)的体积分数分布规律基本一致.4.4 烟碱的截留效率通过监视滤嘴入口及出口断面得到烟碱的平均体积分数，经计算可得模拟滤嘴烟碱的过滤效率达到30.59%.而实验条件与模拟几何模型及边界设置相近时，ISO抽吸模式下普通滤嘴截留烟碱量和主流烟气中烟碱量实验结果分别为0.75 mg/cig和1.17 mg/cig，相对于烟碱总释放量1.92 mg/cig，实验测得的烟碱过滤效率为39.06 %.实验与模拟结果的相对误差为21.6 %.产生误差是由于实验中烟气成份较复杂，烟气中焦油可与烟碱粒子黏附形成更大的颗粒，并在滤嘴中不断沉积形成烟尘过滤初层，使滤嘴内部结构更利于截留超细的烟碱粒子[21]，但模拟过程中假定滤嘴孔隙率均匀不变，未考虑经黏附等作用形成的新过滤层；同时烟气进入滤嘴内温度较高，烟碱在滤嘴内部比较活跃，运动剧烈，迁移速度快，实验测得通过滤嘴的烟气90%粒子粒径为50 nm～1.0 μm，粒径呈正态分布，粒子在热泳力作用下做布朗运动，粒径对它的影响较大，但本研究中只考虑了对中位径0.254 μm的烟碱粒子的模拟，因此滤嘴截留烟碱效率的模拟值较低.本文对抽吸过程中滤嘴内烟气的温度及滤嘴截留烟碱的规律进行了研究，并探讨了温度对滤嘴截留烟碱的影响.结果表明，抽吸过程中，烟气总焓随时间逐渐降低；烟碱在轴向上由于入口温度较高而迁移速度快，随着向吸食端扩散，烟碱温度逐渐降低，速度减慢，截留量不断降低；径向上烟碱在热泳力作用下，布朗无规则运动加剧，烟碱在每一截面上分布较分散，在壁面处减少，不利于截留烟碱.模拟的烟碱截留效率为30.59%，采用模拟的方法研究滤嘴内烟碱截留规律对滤嘴的优化设计具有理论指导意义.【相关文献】[1] BAKER R R, BISHOP L J. 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电子烟抽吸模式和参数对烟气总粒相物传输量的影响金吉琼;张怡春;张元杰;郑赛晶;顾文博【摘要】To evaluate the influences of different puffing parameters on TPM delivery in aerosol of e-cigarettes, the TPMs released from e-cigarettes were collected under ISO and Health Canada Intensive (HCI) smoking regimens, using 3 puffing profiles consisting of puffing time of 2-5 s per puff and 1-100 puffs. Three types of e-cigarette were used in this study: two were rechargeable and one was disposable. The results showed that: 1) The major factors affecting the TPM delivery were puff time and the TPM releasing rate of e-cigarettes, while the effects of the other puffing parameters such as puffing duration were slight. 2) Fast puffing air flow tended to decrease the working temperature of electric heating coil in the cartridge of the e-cigarette, sometimes even below the boiling point of glycerol, which resulted in low smoke delivery. 3) The TPM delivery of e-cigarette decreased gradually with the proceeding puffs. Therefore, the appropriate smoking regimen for the aerosol analysis of e-cigarette was puffing time 3-4 s, rectangular puffing profile, puff volume 55 mL and collecting the TPM of 1-30 puffs.%为探索不同抽吸参数下电子烟烟气总粒相物（TPM）传输量的变化，考察了ISO和加拿大卫生部深度抽吸（HCI）2种抽吸模式、3种抽吸曲线、2~5 s抽吸时间和1~100口抽吸口数对电子烟主流烟气中TPM传输量的影响。