香煙成分的導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試

Image source: FDA Vaporizers, E-Cigarettes, and other Electronic Nicotine Delivery Systems (ENDS)

煙草和其他香煙成分的熱物理性質(zhì)是香煙燃燒模型以及煙草工藝設(shè)計(jì)和表征的重要參數(shù)。其中，導(dǎo)熱系數(shù)、熱擴(kuò)散系數(shù)和熱容是關(guān)鍵參數(shù)，了解這些值對(duì)于開發(fā)和改進(jìn)香煙至關(guān)重要。另外，對(duì)于傳統(tǒng)卷煙，了解與燃燒的香煙接觸的材料的這些熱物理性質(zhì)對(duì)于理解與香煙相關(guān)的火災(zāi)情況也至關(guān)重要。

.香煙類型：

o卷紙香煙

o加熱式香煙

香煙成分的導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試

.可測(cè)試材料：

o煙草/煙絲

o霧化芯（棉或陶瓷材料）

o霧化器壁面材料（塑料等）

o過(guò)濾嘴材料

o卷煙引燃測(cè)試材料（布料、泡沫等）

T R I D E N T

三合一導(dǎo)熱系數(shù)分析儀
一臺(tái)儀器，三種方法
適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)：ASTM D7984, D5334,D5930, ISO 22007-2,GB/T32064

MTPS傳感器

改良瞬態(tài)平面熱源法(MTPS)

.單面?zhèn)鞲衅?，僅需一塊樣品

.同時(shí)測(cè)量吸熱系數(shù)（effusivity）

.符合ASTM D7984標(biāo)準(zhǔn)

.三種方法中操作簡(jiǎn)便、重復(fù)性好

.測(cè)試對(duì)樣品無(wú)損，僅需幾秒

.通用

.測(cè)試固體、液體、粉末、漿料各種樣品類型

.可選配高壓倉(cāng)

.廣泛的溫度范圍

TPS傳感器

瞬態(tài)平面熱源法(TPS)

.雙面?zhèn)鞲衅?，需要兩塊相同的樣品

.同時(shí)測(cè)試熱擴(kuò)散系數(shù)（diffusivity）

.可靈活設(shè)置測(cè)試參數(shù)（時(shí)間和功率）

.無(wú)需接觸介質(zhì)

.有專門的薄板模塊（Slab）、各向異性模塊（Anisotropy）和薄膜模塊（Thin film）

.符合ISO 22007-2和GB/T 32064

TLS探針傳感器

TLS探針?lè)?/p>

.適合測(cè)試半固體材料（顆粒、熔融高分子、泥漿、凝膠和土壤等）

.測(cè)試時(shí)將電加熱的探針插入樣品

.由于熱對(duì)流，不適合測(cè)試低黏度的液體，比如水；由于接觸，不推薦用于測(cè)試硬質(zhì)塊材

.符合ASTM D5334, D5930 和IEEE Std 442標(biāo)準(zhǔn)

導(dǎo)熱系數(shù)范圍
(W/mK)

 0 –500

 0 -2000

 0.1 to 6

 
溫度范圍

 -50o to 200oC
(可擴(kuò)展至500oC)

 -50o to 80oC
(可擴(kuò)展至500oC)

 -55o to 200oC

 
精度

 優(yōu)于1%

 優(yōu)于2% 

 優(yōu)于3%

 
準(zhǔn)確度

 優(yōu)于5%

 優(yōu)于5%

 20°C時(shí)，為
±(3% + 0.02) W/mK

 
標(biāo)準(zhǔn)

 ASTM D7984

 ISO 22007-2,GB/T32064

 ASTM D5334, D5930, 和IEEE 442

技術(shù)參數(shù)

客戶感言

“We purchased theC-Therm Thermal Conductivity Analyzerafter seeing a demonstration of how fast and easy it is to operate. The instrument provides unequivocal results and provides the flexibility to test powders and liquids. In terms of our satisfaction with the purchase, I’d give it a 10 out of 10 –extremely satisfied.”
Dr. Enrique Jackson, NASA 

BRUCE E. WAYMACKAND JOSEPH L. BANYASZPHILIP MORRISUSARESEARCH CENTER, 4201 COMMERCE RD. RICHMOND, VA23234 USA

THERMOPHYSICAL PROPERTIES OF TOBACCO AND CIGARETTES

Copyright . 2021 C-Therm Technologies Ltd.

應(yīng)用案例1 –Philip Morris 

.測(cè)試的煙絲樣品類型：

oBright

oBurley

oBlend

.將煙絲樣品放置在不同的相對(duì)濕度（RH）條件下平衡，以產(chǎn)生不同的水分含量

.對(duì)同一種樣品，也進(jìn)行不同體積密度下的測(cè)試。

Text

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測(cè)試裝置示意圖

煙草與體積密度

.測(cè)試結(jié)果表明，無(wú)論哪種煙草類型，導(dǎo)熱率都是體積或表觀密度的線性函數(shù)

.所有這些煙草都在55％RH下平衡到大約相同的水分含量（通常為干重的11 –12％）。對(duì)于典型的約0.25 g / cc的煙桿密度，煙床的熱導(dǎo)率大約是0.08 W / mK

圖1.煙絲的導(dǎo)熱率與體積密度的關(guān)系

煙草與水分含量

.在水分含量是干重0-30%的范圍內(nèi)時(shí)，混合煙草的導(dǎo)熱系數(shù)是水分含量的近似線性函數(shù)。

圖2.混合煙草的導(dǎo)熱率與水分含量的關(guān)系

不同煙草的比較

*導(dǎo)熱系數(shù)、吸熱系數(shù)為MTPS測(cè)量所得，比熱和熱擴(kuò)散系數(shù)為軟件推算所得

表1. 在可比的密度、水分含量和溫度（25°C）下，不同煙草的熱物理性質(zhì)比較

不同煙草的比較

表2. 在25°C、“干燥”條件下，不同煙草的導(dǎo)熱率和比熱

.煙草樣品使用Drierite干燥，水分含量?jī)H為2%左右（100°C時(shí)測(cè)量重量損失）

.導(dǎo)熱率和比熱隨煙草類型變化不大

應(yīng)用案例2 –Juul 

室溫條件下，測(cè)試了兩種煙草樣品和一種過(guò)濾纖維樣品的導(dǎo)熱系數(shù)

樣品

 導(dǎo)熱系數(shù)平均值(W/mK)

 RSD (%)

 
Expanded tobacco

 0.079

 0.6

 
Virginia tobacco

 0.068

 0.5

 
Microfiber filters

 0.038

 0.8

應(yīng)用案例3 –陶瓷類材料

室溫條件下，對(duì)耐高溫陶瓷（pyroceram）樣品進(jìn)行了測(cè)試

A picture containing indoor, lamp, table

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測(cè)試

 導(dǎo)熱系數(shù)(W/mK)

 
1

 4.055

 
2

 4.091

 
3

 4.045

 
4

 4.015

 
5

 4.060

 
平均值

 4.053