梗簽和煙絲密度及懸浮速度的研究

方俊俊　周海東　秦鵬　王宇　郁騁丹　范羿

摘要：采用的風選方法分離卷煙機剔除物料中的梗簽和煙絲，通過物料本身重量的差異，實現(xiàn)較重物料可在正壓下出料，較輕物料保證在零壓力或微正壓下出料，消除較輕物料在倉內(nèi)負壓出料時產(chǎn)生的造碎。利用試驗裝置開展梗簽和煙絲密度及兩種物料在不同風速下的懸浮速度研究，從而實現(xiàn)梗簽和煙絲的有效分離。結(jié)果表明：（1）相同規(guī)格尺寸的梗簽和煙絲，煙絲的密度小于梗簽密度。（2）隨著梗簽和煙絲尺寸的增大，其密度逐漸降低。（3）相同規(guī)格尺寸的梗簽和煙絲，梗簽的懸浮速度大于煙絲。（4）不同規(guī)格尺寸的梗簽和煙絲均對應了不同懸浮速度。（5）針對不同規(guī)格尺寸的梗簽和煙絲，通過控制不同的風速將梗簽和煙絲進行有效分離。

關(guān)鍵詞：梗簽；密度；懸浮速度

在卷煙生產(chǎn)工藝流程中，制絲生產(chǎn)線加工好供卷制的成品煙絲中還含有一定量的梗簽，煙支卷制時，卷煙機有剔除梗簽功能。但是卷煙機剔除物中還含有約15%的煙絲，若直接將該部分物料廢棄則造成消耗增加。卷煙生產(chǎn)企業(yè)對卷煙剔除物中的煙絲進行再次回收利用。通常采用的方法為風選分離：通過物料本身重量的差異，實現(xiàn)較重物料可在正壓下出料，較輕物料保證在零壓力或微正壓下出料，消除較輕物料在倉內(nèi)負壓出料時產(chǎn)生的造碎。因此，利用試驗裝置進行測量梗簽和煙絲密度及兩種物料在不同風速下的懸浮速度，從而實現(xiàn)梗簽和煙絲的有效分離。

1.材料與方法

1.1材料及設(shè)備

樣品為卷煙機剔除的物料，使用圓盤篩將梗簽篩分后，檢測每一層物料（煙絲、梗簽）的密度，進而計算不同尺寸物料的懸浮速度。

AB304-S型電子天平（梅特勒托利多公司，精度0.0001g）、ULTRAPYC 1200e真密度測試儀（美國康塔儀器公司）、圓盤振篩。

1.2 方法

1.2.1 樣品制備

將卷煙機剔除物進行混合均勻，取樣200±30g，使用圓盤振篩進行分離，使用電子天平稱重每層物料重量并記錄。卷煙機剔除梗簽篩分各層統(tǒng)信息見表1：

1.2.2測試及分析方法

本文所有的計算根據(jù)李柏[2]在《“重力場中的懸浮”原理與“慣性分離”原理在卷煙制造工藝中的運用》中給出的計算方法進行計算。

在重力場中，物料受物料重力P、流體對物料的浮力F和氣體流動帶來的力f三個力共同作用。

1.2.3數(shù)據(jù)測試與選取

1.2.3.1 物質(zhì)密度

煙梗與煙絲的密度由ULTRAPYC 1200e真密度測試儀測得：

ρ梗=830.6Kg/m3， ρ絲 =720.9Kg/m3

空氣密度由本地大氣壓831.9hPa，選取溫度22℃計算得出：

ρ =0.9255 Kg/m3

1.2.3.2 ζ的選取

此處ζ為顆粒在流體中的運動，視為曳力系數(shù)CD，在所用設(shè)備中氣體流動處于紊流狀態(tài)，適用于牛頓區(qū)雷諾數(shù)Rep，此時曳力系數(shù)CD為近似定值，即在本次計算中：

ζ=CD≈0.44

1.2.3.3 m的選取

根據(jù)篩分后物料最小長度2mm計，分段截取符合長度及切絲寬度的物料，用AB304-S型萬分之一電子天平測量5次，求平均值，得：

m梗=9.28×10-7 Kg

m絲=2.48×10-7 Kg

1.2.3.4 A的計算

將物料迎風面視為長方形，以篩分后物料最小長度2mm，切絲寬度1mm計，得：

A=2×10-6m2

1.2.3.4 計算結(jié)果

按照以上數(shù)據(jù)算得：

煙梗懸浮速度為：4.72m/s；

煙絲懸浮速度為：2.44m/s。

2.結(jié)果與討論

2.1 各層梗簽和煙絲的密度分析

使用圓盤篩將梗簽篩分后，采用ULTRAPYC 1200e真密度測試儀（美國康塔儀器公司）、檢測每一層物料（煙絲、梗簽）的密度，計算結(jié)果如下所示：

相同規(guī)格尺寸的梗簽和煙絲，煙絲的密度小于梗簽密度；隨著梗簽和煙絲尺寸的增大，其密度有逐漸降低。

2.2各層梗簽和煙絲的懸浮速度分析

使用圓盤篩將梗簽篩分后，檢測每一層物料（煙絲、梗簽）的密度，進而計算不同尺寸物料的懸浮速度，計算結(jié)果如下所示：

相同規(guī)格尺寸的梗簽和煙絲，梗簽的懸浮速度大于煙絲；不同規(guī)格尺寸的梗簽和煙絲均對應了不同懸浮速度，可根據(jù)上述結(jié)論，對不同規(guī)格尺寸的梗簽和煙絲采用不同的風速將梗簽和煙絲進行有效分離。

3.結(jié)論

（1）相同規(guī)格尺寸的梗簽和煙絲，煙絲的密度小于梗簽密度。

（2）隨著梗簽和煙絲尺寸的增大，其密度逐漸降低。

（3）相同規(guī)格尺寸的梗簽和煙絲，梗簽的懸浮速度大于煙絲。

（4）不同規(guī)格尺寸的梗簽和煙絲均對應了不同懸浮速度。

（5）針對不同規(guī)格尺寸的梗簽和煙絲，通過控制不同的風速將梗簽和煙絲進行有效分離。

參考文獻：

[1] 國家煙草專賣局.卷煙工藝規(guī)范[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2016.12.

[2] 李柏.”重力場中的懸浮”原理與”慣性分離”原理在卷煙制造工藝中的運用[J].現(xiàn)代農(nóng)機，2000：（3）80-81.

基金項目：

云南中煙工業(yè)有限責任公司科技項目“梗簽分離工藝技術(shù)研究及應用”（S-6017005）。