以陜西地區(qū)蘋果樹修剪枝為原料,采用自制的生物質成型燃料多參數調控試驗系統(tǒng),分析單顆粒成型過程中的壓力-位移曲線,考察基質含水率（5%～20%）、成型溫度（70～150℃）和壓力（80～120 MPa）對顆粒燃料成型能耗的影響。結果表明:隨著壓具位移的增加,擠壓過程的壓力變化呈3個階段:松散段、過渡段和壓緊段;推出過程的壓力變化總體呈波動下滑的趨勢,且初期壓力波動范圍較大。試驗范圍內,隨著溫度的升高,擠壓能耗降低、推出能耗升高;隨著壓力的增大,二者均升高;基質含水率影響趨勢相同,15%均達到最低值（29.47、4.79 J/g）。 

【文章來源】：太陽能學報. 2020,41(02)北大核心EICSCD

【文章頁數】：6 頁

【部分圖文】：

生物質單顆粒燃料推動與擠壓過程示意圖

蘋果樹木屑制備顆粒燃料成型擠壓過程的位移與擠壓力的變化關系曲線如圖3所示。圖3a所示為在成型壓強110 MPa、成型溫度150℃條件下，不同含水率對顆粒成型的擠壓曲線，并以此為例來分析顆粒燃料在擠壓過程中的形變關系。在圖3a中，不同關鍵參數下，隨著擠壓深度的增大，擠壓力均呈類似的三段式變化，即鄧波等[8]提出的松散段—過渡段—壓緊段，NASYS的模擬結果也顯示生物質顆粒燃料在壓縮過程中呈現這3個階段。松散段發(fā)生在0～40 mm處，擠壓力變化與整體擠壓過程相比，其值增加并不明顯，如圖3b所示，這是一段發(fā)生在松散段的位移與擠壓力變化關系曲線，可以看出，擠壓力值隨著位移的深入，呈鋸齒狀抖動，并輕微爬升。從微觀角度來看，這主要是由于物料在初期的壓縮過程中，顆粒之間的空隙較大，顆粒粘結鍵和橋還未形成，顆粒受到擠壓力后在模具中的位置變化巨大，所以壓力傳感器在松散段接收到的擠壓力值呈鋸齒狀波動。此外，由于含水率的減少，物料顆粒之間的粘結鍵和橋更難以形成[9]，所以在圖3b中含水率5%的變化曲線相比10%、15%和20%的擠壓力值抖動得更加劇烈。從宏觀角度來看，由于位移深度的加深，物料在�？字械捏w積變小，物料顆粒之間的粘結鍵和橋開始增多，物料顆粒逐步粘結聚團，擠壓力隨之輕微爬升，當物料聚團效果進一步明顯時[10]，擠壓過程進入過渡段（40～53 mm），如圖3c所示，這是一段發(fā)生在過渡段的位移與擠壓力變化關系曲線，可以看出，與松散段的擠壓力值相比，過渡段的擠壓力值鋸齒狀抖動有所緩解擠壓，擠壓力值爬升更為明顯，這也說明物料聚團效果與鍵、橋的形成數量在該階段有明顯提升，Chung等[11]研究給出了分子間牢固粘結的條件，并認為牢固連接的必要條件是分子緊密接觸的距離在9?之內。之后，物料擠壓成型進入壓緊段（53～63 mm），如圖3d所示，這是一段發(fā)生在壓緊段的位移與擠壓力變化關系曲線，可以看到，在壓緊段擠壓力值隨位移深度的增大變化明顯，幾乎呈指數增長，顆粒燃料在該階段很快成型，而與松散段、過渡段相比，之前的鋸齒狀波動幾乎消失，在壓緊段，物料顆粒的蛋白質被進一步擠壓出來，顆粒之間的粘結鍵和橋得到進一步加強，顆粒成型效果在該階段得到提升[12]。圖3 蘋果樹木屑單顆粒成型燃料擠壓過程位移與擠壓力關系

蘋果樹木屑單顆粒成型燃料擠壓過程位移與擠壓力關系

【參考文獻】：
期刊論文
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[2]生物質固體成型燃料熱壓成型實驗研究[J]. 邢獻軍,李濤,馬培勇,胡運龍,孫亞棟,李慧.  太陽能學報. 2016(10)
[3]工業(yè)油料餅粕與黧蒴栲木屑協(xié)同成型實驗研究[J]. 柴琦,袁興中,李輝,李昌珠,曾光明.  太陽能學報. 2015(05)
[4]生物質固化成型的微觀機理[J]. 吳云玉,董玉平,吳云榮.  太陽能學報. 2011(02)
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博士論文
[1]陜西農業(yè)廢棄物資源化利用問題研究[D]. 朱建春.西北農林科技大學 2014

碩士論文
[1]工業(yè)油料餅粕與黧蒴栲木屑協(xié)同成型研究[D]. 柴琦.湖南大學 2013
[2]生物質固化成型特性及有限元研究[D]. 鄧波.山東大學 2008



本文編號：3518351