東北地區(qū)秸稈壓塊成型特性與設(shè)備研究

【摘要】：我國東北地區(qū)具有豐富的農(nóng)作物秸稈資源,生物質(zhì)成型設(shè)備的規(guī)?；瘧?yīng)用對避免資源浪費及緩解大氣環(huán)境污染具有重要意義。但在東北地區(qū),采用現(xiàn)有成型設(shè)備加工生物質(zhì)秸稈物料時存在成品密度低、成型率低、能耗高、生產(chǎn)設(shè)備和模具磨損嚴重等問題,影響連續(xù)生產(chǎn)的穩(wěn)定性。針對生物質(zhì)區(qū)域成型特性的研究不多,造成東北地區(qū)成型設(shè)備生產(chǎn)規(guī)?；袄卯a(chǎn)業(yè)化面臨實際困難。因此研究東北地區(qū)秸稈類生物質(zhì)的成型特性,研制適合東北地區(qū)使用的規(guī)?；尚驮O(shè)備具有重要意義。本文綜述了生物質(zhì)成型技術(shù)和設(shè)備的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在的問題,分析確定了適宜東北地區(qū)規(guī)?；a(chǎn)的生物質(zhì)成型設(shè)備。根據(jù)秸稈類生物質(zhì)的物性以及物料粒子成型結(jié)合機制,分析生物質(zhì)在常溫下的成型機理；對環(huán)模成型設(shè)備的基本成型原理進行分析,研究壓輥攝入物料過程的影響參數(shù)；分析物料在?？字械氖芰η闆r,推導(dǎo)出?？撞煌疃忍幬锪吓c孔壁間壓強的力學關(guān)系,并研究模孔各參數(shù)對壓強的影響規(guī)律；根據(jù)以上研究,提出東北地區(qū)秸稈在環(huán)模壓塊成型機中的成型特性。鑒于有限元法可利用數(shù)學近似的方法模擬真實物理系統(tǒng),用較簡單的問題代替復(fù)雜問題并求解,不僅計算精度高,而且能適應(yīng)各種復(fù)雜形狀。本文應(yīng)用ANSYS有限元分析軟件,進行生物質(zhì)成型過程的仿真模擬研究,驗證物料在?？變?nèi)的受力變化規(guī)律,進一步分析東北地區(qū)秸稈的成型機理,研究壓縮率、錐角、長徑比三種模孔參數(shù)對物料受力趨勢的影響。以東北地區(qū)的玉米秸稈為原料,進行秸稈擠壓致密成型的正交試驗,根據(jù)試驗結(jié)果研究并驗證?？滓约拔锪蠀?shù)對生物質(zhì)成型的實際影響；分析?？组L徑比、?？族F角、物料含水率、物料粒度對所得壓塊密度的顯著性；并綜合成本和實用性方面考慮確定最優(yōu)工藝參數(shù)。在東北地區(qū)秸稈成型特性研究的基礎(chǔ)上,分析環(huán)模成型設(shè)備基本結(jié)構(gòu)及工作原理,并對環(huán)模成型機的壓輥、環(huán)模及壓縮室結(jié)構(gòu)進行改進設(shè)計,使其更適合在東北地區(qū)穩(wěn)定使用,為改進成型設(shè)備提供理論依據(jù)。 【關(guān)鍵詞】：秸稈 生物質(zhì)壓塊 成型燃料 環(huán)模 東北地區(qū)
【學位授予單位】：東北林業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S216.2;TK6
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-16
• 1.1 本文研究的目的及意義8-9
• 1.2 生物質(zhì)成型技術(shù)簡介9-12
• 1.2.1 生物質(zhì)成型加工流程9-10
• 1.2.2 生物質(zhì)成型工藝10
• 1.2.3 生物質(zhì)成型設(shè)備類型10-12
• 1.3 國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀13-15
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容15-16
• 2 秸稈類生物質(zhì)成型機理研究16-29
• 2.1 秸稈基本物性分析16-17
• 2.1.1 秸稈的構(gòu)成結(jié)構(gòu)16
• 2.1.2 秸稈的基本組分及作用16-17
• 2.2 秸稈類生物質(zhì)成型機理分析17-18
• 2.2.1 物料粒子運動17-18
• 2.2.2 粒子結(jié)合機制18
• 2.3 環(huán)模成型原理分析18-27
• 2.3.1 成型攝入物料過程分析18-22
• 2.3.2 ?？讛D壓物料成型過程分析22-27
• 2.4 東北地區(qū)秸稈成型特性分析27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 3 生物質(zhì)成型過程仿真研究29-40
• 3.1 有限元分析目的及流程29-30
• 3.2 生物質(zhì)成型過程仿真30-33
• 3.2.1 定義單元類型及材料30-31
• 3.2.2 建模及劃分網(wǎng)格31
• 3.2.3 建立接觸對31-32
• 3.2.4 施加載荷并求解32-33
• 3.3 仿真結(jié)果分析33-39
• 3.3.1 ?？變?nèi)物料成型過程分析33-35
• 3.3.2 不同?？讌?shù)對成型受力的影響35-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 4 秸稈壓塊成型試驗40-48
• 4.1 成型試驗?zāi)康?/span>40
• 4.2 成型試驗步驟40-43
• 4.2.1 試驗設(shè)備40-41
• 4.2.2 試驗材料41
• 4.2.3 試驗因素41-42
• 4.2.4 試驗指標42
• 4.2.5 試驗方案42-43
• 4.2.6 試驗過程43
• 4.3 成型試驗結(jié)果及分析43-47
• 4.3.1 試驗所得數(shù)據(jù)結(jié)果直觀分析43-45
• 4.3.2 試驗所得數(shù)據(jù)結(jié)果方差分析45-46
• 4.3.3 試驗因素綜合影響分析46-47
• 4.4 本章小結(jié)47-48
• 5 環(huán)模成型設(shè)備結(jié)構(gòu)改進設(shè)計48-55
• 5.1 環(huán)模成型機的基本結(jié)構(gòu)及工作原理48-49
• 5.2 基于成型特性研究的結(jié)構(gòu)改進設(shè)計49-52
• 5.2.1 壓輥結(jié)構(gòu)改進設(shè)計49
• 5.2.2 環(huán)模結(jié)構(gòu)改進設(shè)計49-51
• 5.2.3 壓縮室結(jié)構(gòu)改進設(shè)計51-52
• 5.2.4 改進后整機結(jié)構(gòu)52
• 5.3 環(huán)模關(guān)鍵部位的仿真分析52-53
• 5.4 本章小結(jié)53-55
• 結(jié)論55-56
• 參考文獻56-60
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文60-61
• 致謝61-62

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