秸稈連續(xù)擠出蒸汽爆破處理的機理研究

【摘要】： 近年來,隨著石油、煤、天然氣等化石能源的逐漸枯竭,人們開始把目光轉向對各種低成本、可再生新能源的開發(fā)。由于植物纖維具有天然、可再生等特性,因此利用植物纖維轉化為人們所需的能源和其它化工產品,是世界上許多國家正在積極探索的課題。蒸汽爆破技術是目前廣泛應用的將植物纖維轉化為人們需要的能源的預處理技術。 在以往的研究中,人們主要是通過實驗來實現(xiàn)對蒸汽爆破技術的研究,其設計參數和工藝參數均靠經驗而來,然后制成設備。這樣,就需要花費較長的時間以及人力、物力、財力來確定合適的參數。因此,開展對蒸汽爆破過程的數值模擬分析是一項非常有意義的工作。 在本課題中,提出并建立了蒸汽爆破建壓段的數學模型和有限元模型,利用專用的-CFD軟件FLUENT對建壓段流道流場進行了有限元模擬計算,得到了流道流場中的壓力分布云圖,并就建壓段幾何參數和擠出機操作參數對建壓段壓力的影響進行了分析和討論。 本課題的研究為蒸汽爆破設備的設計提供了一種參考方法,即利用CAE技術。借助于FLUENT軟件進行模擬計算和分析,以獲得建壓段壓力與各參數之間的關系。這樣,既可以減少實驗所造成的浪費,又大大提高了設計效率,進而縮短設備的設計、制造周期和成本。 【關鍵詞】：蒸汽爆破 植物纖維 預處理技術 流場分析
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TB41
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-14
• 第一章 緒論14-27
• 1.1 國內外秸稈資源研究利用的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢14-20
• 1.1.1 國內秸稈利用技術工作基礎和存在的基礎14-18
• 1.1.2 國外最新進展和發(fā)展趨勢18-20
• 1.1.3 發(fā)展趨勢20
• 1.2 纖維素原料組分分離常用處理方法及評價標準20-25
• 1.2.1 物理方法21-22
• 1.2.2 化學方法22-23
• 1.2.3 蒸汽爆破法23-24
• 1.2.4 纖維素原料組分分離評價標準24-25
• 1.3 本課題的主要研究內容和意義25-27
• 1.3.1 課題的來源25
• 1.3.2 課題的目的和意義25-26
• 1.3.3 課題研究的主要內容26-27
• 第二章 植物纖維的組成及結構27-38
• 2.1 纖維素28-31
• 2.1.1 纖維素的分子結構28-29
• 2.1.2 纖維素的聚集態(tài)結構29-30
• 2.1.3 纖維素的化學性質30-31
• 2.1.4 纖維素的用途31
• 2.2 半纖維素31-33
• 2.2.1 半纖維素的化學結構31-32
• 2.2.2 半纖維素的聚集態(tài)結構32
• 2.2.3 半纖維素的理化性質32
• 2.2.4 半纖維素的利用32-33
• 2.3 木質素33-35
• 2.3.1 木質素化學結構33-34
• 2.3.2 木質素的理化特性34
• 2.3.3 木質素的工業(yè)應用34-35
• 2.4 灰分35-36
• 2.4.1 灰分的主要成分35
• 2.4.2 灰分對酶解的影響35-36
• 2.5 其他成分36-38
• 2.5.1 有機液劑抽出物36-37
• 2.5.2 果膠質37-38
• 第三章 蒸汽爆破技術38-48
• 3.1 蒸汽爆破技術的特點38
• 3.2 蒸汽爆破技術的進展與發(fā)展趨勢38-40
• 3.3 汽相蒸煮物理化學變化40-41
• 3.4 蒸汽爆破過程41-42
• 3.5 蒸汽爆破的能耗42-43
• 3.5.1 耗氣量42
• 3.5.2 蒸汽爆破功率分析42-43
• 3.6 影響蒸汽爆破的主要因素43-45
• 3.7 蒸汽爆破設備45-47
• 3.7.1 間歇式蒸汽爆破設備45-46
• 3.7.2 連續(xù)蒸汽爆破設備46-47
• 3.8 蒸汽爆破的應用領域47-48
• 第四章 有限體積法及標準k-ε模型48-57
• 4.1 有限體積法及其求解48-52
• 4.1.1 有限體積法的基本思想48
• 4.1.2 有限體積法的求解48-52
• 4.3 流場數值計算的主要方法52-53
• 4.3.1 耦合式解法52-53
• 4.3.2 分離式解法53
• 4.4 標準k-ε模型53-57
• 4.4.1 標準k-ε方程模型的定義54
• 4.4.2 標準k-ε模型的有關計算公式54-55
• 4.4.3 標準k-ε模型的控制方程組55-57
• 第五章 擠出機建壓段流場的數值模擬57-64
• 5.1 流場分析模型的建立57-61
• 5.1.1 數學模型57-59
• 5.1.2 物理模型59
• 5.1.3 有限元模型59-61
• 5.2 擠出機建壓段流道的流場計算61-64
• 5.2.1 流道流場模擬的各參數條件61-62
• 5.2.2 計算結果62-64
• 第六章 各參數對建壓段流場的影響64-80
• 6.1 結構參數對建壓段流場的影響64-74
• 6.1.1 建壓段長度對建壓段流場的影響64-67
• 6.1.2 螺桿根徑對建壓段壓力的影響67-71
• 6.1.3 出口間隙對建壓段壓力的影響71-74
• 6.2 擠出機操作參數對建壓段壓力的影響74-80
• 6.2.1 入口處加水量對建壓段壓力的影響74-77
• 6.2.2 建壓段外部加熱溫度對建壓段壓力的影響77-80
• 第七章 結論80-83
• 7.1 課題研究的主要內容及主要結論80-81
• 7.1.1 課題研究的主要內容80
• 7.1.2 主要結論80-81
• 7.2 本課題的主要貢獻81
• 7.3 遺留問題及前景展望81-83
• 參考文獻83-86
• 致謝86-87
• 成果及發(fā)表的學術論文87-88
• 作者簡介88-89
• 北京化工大學碩士研究生學位論文答辯委員會決議書89-90

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