秸稈類生物質(zhì)成型熱黏塑性本構(gòu)模型構(gòu)建

【摘要】：針對生物質(zhì)顆粒生產(chǎn)能耗高、效率低的現(xiàn)狀,該文從生物質(zhì)組成角度,特別是木質(zhì)素特性出發(fā)探討其成型機(jī)理。秸稈成型過程由于內(nèi)摩擦力的作用產(chǎn)生大量熱量,溫度的上升會造成木質(zhì)素的軟化,木質(zhì)素的這一變化為纖維顆粒的團(tuán)聚提供了黏結(jié)力。溫度和木質(zhì)素特性對生物質(zhì)塑性成型性能產(chǎn)生巨大影響,是熱黏塑變形過程。為研究生物質(zhì)內(nèi)部特性對塑性成型過程的影響,運(yùn)用內(nèi)時理論,以玉米秸稈、小麥秸稈和水稻秸稈為研究對象,構(gòu)建了秸稈類生物質(zhì)壓縮成型內(nèi)時本構(gòu)方程。借助黏土流動理論,推導(dǎo)定義生物質(zhì)黏塑性強(qiáng)化函數(shù)和核函數(shù),運(yùn)用數(shù)值分析和試驗(yàn)得出本構(gòu)方程的系數(shù)。與試驗(yàn)數(shù)據(jù)相比較,基于內(nèi)時理論的熱黏塑性本構(gòu)模型較好的模擬了生物質(zhì)塑性流變過程。結(jié)果顯示,向秸稈中添加20%的木質(zhì)素,可有效提高其塑性流動性能,降低其在相同應(yīng)變下的應(yīng)力以及生產(chǎn)能耗;當(dāng)成型溫度在100~115℃之間,應(yīng)變率在1×102~1×103 s-1之間,對于木質(zhì)素質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為29%的玉米秸稈、33.5%的小麥秸稈和34.3%的水稻秸稈的固化成型性能最好。 【作者單位】： 淮海工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院;山東大學(xué)高效潔凈機(jī)械制造教育部重點(diǎn)試驗(yàn)室;
【關(guān)鍵詞】： 生物質(zhì) 木質(zhì)素 秸稈 熱黏塑性 內(nèi)時理論 本構(gòu)模型
【基金】：國家科技支撐計劃資助項目(2014BAC26B00) 蘇北科技發(fā)展計劃項目(BC2013423)
【分類號】：TK6
【正文快照】： 孫啟新,陳書法,董玉平.秸稈類生物質(zhì)成型熱黏塑性本構(gòu)模型構(gòu)建[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2015,31(8):221-226.Sun Qixin,Chen Shufa,Dong Yuping.Establishment of thermo viscoplastic constitutive model for straw biomass briquetting[J].Transactions of the Chinese Society of

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