生物質秸稈熱特性的測定分析及DSC曲線擬合.pdf

1、生物質秸稈是我國的寶貴資源，熱特性是秸稈能源化利用的基礎，為了進一步分析探討不同地域、不同種類生物質秸稈熱特性，采集水稻、小麥和油菜三種生物質秸稈樣品485個，其中水稻317個，小麥46個，油菜122個，測定樣品在常溫下的比熱容和導熱系數(shù)，比較分析不同地域、不同種類生物質秸稈的比熱容和導熱系數(shù)，探討不同含水率、不同粒徑、不同堆積密度對其比熱容和導熱系數(shù)的影響。另外，使用DSC200F3型差式量熱掃描儀，采用參比法測定了水稻和小麥的比熱容

2、，對用品比熱容測定結果和DSC曲線進行了統(tǒng)計和分析，并使用MATLAB對樣品的DSC曲線分別進行高斯函數(shù)(Gaussian)、多項式函數(shù)(Polynomial)和有理數(shù)函數(shù)(Rationd)擬合，分別建立了水稻和小麥秸稈比熱容擬合模型，并對模型進行了外部驗證。主要研究結果如下:
　　 (1)比較不同地域、不同種類的生物質秸稈的比熱容和導熱系數(shù)，結果表明，對于水稻秸稈比熱容而言，湖北、湖南和云南的水稻秸稈比熱容之間均有極顯著差異。

3、對于水稻秸稈導熱系數(shù)而言，湖北和湖南之間無明顯差異，云南省水稻秸稈的導熱系數(shù)與湖南和湖北的之間具有極顯著差異;對于油菜秸稈而言，湖南和四川的油菜秸稈比熱容和導熱系數(shù)與湖北省之間有極顯著差異，湖南和四川之間無顯著差異。通過對不同種類生物質秸稈熱特性分析比較可知，小麥秸稈和油菜秸稈比熱容之間無顯著差異，但二者都與水稻秸稈有極顯著性差異;水稻秸稈和油菜秸稈導熱系數(shù)之間有顯著性差異，水稻與小麥、油菜與小麥導熱系數(shù)之間無顯著性差異。
　　

4、 (2)探討了不同的含水率、粒徑以及堆積密度各個因素對導熱系數(shù)和比熱容的影響。結果表明，在一定范圍內(nèi)，隨著含水率的增大，導熱系數(shù)逐漸增大，含水率對小麥秸稈的導熱系數(shù)影響顯著，對水稻秸稈、油菜秸稈的導熱系數(shù)影響極顯著;比熱容呈現(xiàn)出減小的趨勢，含水率對水稻秸稈比熱容影響不顯著，對小麥秸稈比熱容有極顯著影響。使用篩網(wǎng)將水稻秸稈樣品分成5種顆粒粒徑的樣品，分別是＞20目、20-40目、40-60目、60-80目以及＜80目。隨著顆粒粒徑的減小，

5、導熱系數(shù)逐漸增大，水稻秸稈樣品的比熱容先增大，在＜80目的時候又有所減小。方差分析結果表明，粒徑的大小對水稻秸稈的導熱系數(shù)和比熱容都有極顯著影響。隨著堆積密度的增大，水稻秸稈、小麥秸稈和油菜秸稈樣品的導熱系數(shù)值明顯增大，堆積密度對水稻秸稈導熱系數(shù)有極顯著影響，對小麥秸稈和油菜秸稈的導熱系數(shù)影響顯著。然而隨著堆積密度的改變，三種秸稈樣品的比熱容變化不明顯，方差分析也表明堆積密度對三種秸稈樣品的比熱容影響不顯著。
　　 (3)利用D

6、SC200F3型差式量熱掃描儀，采用參比法分別測定了水稻和小麥樣品在不同溫度下的比熱容，并對測定結果和DSC曲線進行了統(tǒng)計分析;采用高斯函數(shù)(Gaussian)、多項式函數(shù)(Polynomial)和有理數(shù)函數(shù)(Rationd)分別對水稻和小麥樣品的DSC曲線進行擬合，建立了水稻秸稈和小麥秸稈比熱容擬合模型。結果表明，在30℃-200℃溫度范圍內(nèi)，水稻秸稈比熱容介于0.7886J/mg.K-6.5895J/mg.K之間，小麥秸稈比熱容介于

7、0.5831/mg.K-6.4835J/mg.K之間，溫度對比熱容有很大影響，同時受地域、品種和生長環(huán)境的影響也較大;水稻秸稈和小麥秸稈品種間的DSC曲線的變化規(guī)律及形狀基本一致，DSC曲線是近似于正態(tài)分布曲線，并有明顯的“拖尾”現(xiàn)象;水稻秸稈和小麥秸稈比熱容曲線可以采用高斯函數(shù)(Gaussian)進行描述，水稻秸稈比熱容測試值與擬合模型預測值之間的相關系數(shù)R2為0.9986;和方差SSE和標準差RMSE值分別為0.6481和0.045