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申请/专利权人：浙江中烟工业有限责任公司

摘要：本发明公开了一种单位时间雾化量更优的雾化芯设计方法，可以较为明确地根据实际设计要求设计出性能更优异的雾化芯外形以及选择合适的雾化芯材料，弥补了目前电子烟外形设计以及雾化芯设计技术中对如何指导设计雾化芯外形和材料的空白。本发明易于实现，设计门槛要求低，有利于推广应用，不仅仅可应用于电子烟雾化芯的雾化，对于其他表面受热雾化问题也具有参考指导意义。

主权项：1.一种单位时间雾化量更优的雾化芯设计方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、确定局部对流传质系数；在电子烟实际抽吸过程中，雾化芯表面会有空气流过，雾化芯孔隙内的雾化液会向外扩散从而产生质量损失；由于这一对流传质现象是基于分子随机渗透引起的质扩散现象，而物体的导热也是由于分子随机碰撞引起热扩散而产生的，二者都是分子随机运动引起的扩散效应，因此菲克类比了计算热传导的傅里叶定律提出了计算对流传质质流密度的菲克定律，如下式1所示： 其中：ni,0表示烟气组分i在雾化芯壁面附近的质流密度，ci表示烟气组分i的在雾化芯壁面的质量浓度；D表示烟气组分i在外界空气中的质扩散系数，表示烟气组分i在外法线方向的浓度梯度；将式1写成类似牛顿冷却定律的形式，其中包含烟气各组分在雾化芯表面处的浓度与浓度边界层外无穷远处的浓度差的形式，可推得下式2： 其中：D表示烟气组分i在外界空气中的质扩散系数，ci,0表示在雾化芯壁面附近的烟气i组分的浓度，ci,∞表示在浓度边界层外无穷远处的烟气i组分的浓度；类比对流换热系数的定义式，我们可以得到雾化芯表面处的对流传质系数hD,i的定义式3为： S2、计算雾化芯表面的局部雾化质量；类比与计算热对流的牛顿冷却定律，可以得到计算单位时间内雾化芯表面局部各处的对流传质质量损失的计算公式，具体如下式4所示： 其中：Ainter表示雾化芯局部各处的对流传质面积；S3、计算雾化芯表面的整体雾化质量；对步骤S2中的式4表示的局部雾化质量进行面积分，得到雾化芯整个表面单位时间的雾化量，具体计算如下式5所示： 其中：表示雾化芯表面平均对流传质系数，表示烟气组分i在雾化芯表面的平均浓度，As表示雾化芯对流传质表面面积；针对雾化芯表面平均对流传质系数的计算，类比于平均对流传热系数的计算公式，得到以下计算公式6： 其中：Sh表示外界气流流动的舍伍德数，Di表示烟气组分i在外界空气中的质扩散系数，L表示模型的特征长度；类比于计算平均努塞尔数的经验公式，将平其中的普朗特数替换成施密特数，得到了计算平均舍伍德数的经验公式，其中针对平均努塞尔数的计算，采用经验公式7进行计算，具体如下所示： 其中：表示雾化芯表面外空气的平均雷诺数，Pr表示烟气的普朗特数；在实际雾化芯表面发生的对流传热、传质过程中，由于雾化芯表面烟气的浓度边界层和温度边界层可近似认为一致，从而可以推得Pr＝Sc，且根据实践经验表明，除了很轻的气体如氢、氦之外，一般的气体混合物都可以假设其Le＝PrSc≈1，表征热扩散能力和质扩散能力相同；因此将上式7中计算平均努塞尔数的普朗特数替换成施密特数即可得到表征对流传质能力的平均舍伍德数的计算公式，具体如下式8所示： 其中：Sc表示外界空气的施密特数；通过上式8可以计算得到雾化芯表面烟气的平均舍伍德数，代入到公式6中即可得到雾化芯表面的平均对流传质系数，将该传质系数代入公式5中即可计算得到雾化芯表面的整体雾化质量。

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