基于生物質(zhì)碾壓成型機(jī)理的成型能耗影響因素研究.pdf

1、生物質(zhì)固體成型技術(shù)可使松散的生物質(zhì)致密化，變低品位能源為中上等品味能源，已成為規(guī)?；蒙镔|(zhì)能源的一種有效途徑。但是目前該技術(shù)發(fā)展存在一些瓶頸，如微觀機(jī)理研究的欠缺、產(chǎn)品設(shè)備能耗過高、設(shè)備壽命短等問題，因此，開展相關(guān)生物質(zhì)固體成型技術(shù)的研究對于生物質(zhì)能源的廣泛利用具有重要意義。
　　 本文以生物質(zhì)壓塊成型機(jī)為研究對象，以降低生物質(zhì)壓塊機(jī)能耗為總線，從生物質(zhì)物料的成型微觀機(jī)理、環(huán)模的靜態(tài)力學(xué)特性及結(jié)構(gòu)參數(shù)著手，探求了物料的生物構(gòu)

2、造、理化性質(zhì)以及微觀力學(xué)特性對成型過程的影響規(guī)律，提出了碾壓成型機(jī)理，從微觀機(jī)理方面降低了生物質(zhì)成型機(jī)能耗；通過成型區(qū)受力分析，以求獲得最佳環(huán)模結(jié)構(gòu)參數(shù)；之后基于大變形彈塑性理論，分析生物質(zhì)成型過程的彈塑性特性，借助于ANSYS有限元分析軟件對成型過程進(jìn)行非線性接觸靜力學(xué)模擬，揭示了物料在成型過程的流變特性及環(huán)模與物料的應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律，不僅驗(yàn)證了之前微觀機(jī)理的正確性，同時(shí)為設(shè)備結(jié)構(gòu)的優(yōu)化提供理論依據(jù)；最后搭建物料壓縮成型試驗(yàn)臺，獲得了物料

3、成型時(shí)最佳的成型條件與工藝參數(shù)并驗(yàn)證了有限元模擬結(jié)果的正確性。
　　 課題以生物質(zhì)成型的微觀機(jī)理與大變形彈塑性理論為基礎(chǔ)，采用靜力學(xué)分析、有限元模擬以及現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)多種研究手段，從物料特性、環(huán)模設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)、成型工藝條件多角度探討如何降低生物質(zhì)成型能耗。最終，基于應(yīng)力偏張量理論，提出了碾壓成型機(jī)理，即增大物料所受的偏張量，促使物料更好地滑移、摩擦、交織，從而減少成型能耗；采用靜力學(xué)分析方法，獲得成型區(qū)可實(shí)現(xiàn)制塊的最佳攫入角與物料高度

4、，得到環(huán)模與壓輥的直徑比及間隙調(diào)整準(zhǔn)則，并且詳盡分析了基于碾壓成型機(jī)理的物料受力情況，通過對比分析碾壓成型與傳統(tǒng)方法下物料變形后的微觀結(jié)構(gòu)，驗(yàn)證碾壓成型機(jī)理的正確性；通過有限元模擬計(jì)算，揭示了環(huán)模成型過程中物料的流變規(guī)律，得到物料軸向應(yīng)力分布規(guī)律以及物料所受摩擦力隨時(shí)間變化圖，為生物質(zhì)成型設(shè)備的優(yōu)化奠定了理論基礎(chǔ)；最后采用電子萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)，對影響成型的環(huán)模轉(zhuǎn)速、環(huán)模長徑比與環(huán)模開口角度以及物料含水率等成型條件與工藝參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)分析，獲得了