生物質(zhì)紅外熱輻射干燥特性的實驗研究.pdf

1、生物質(zhì)能源是化石能源的替代品，干燥預處理則是生物質(zhì)進一步利用的必要環(huán)節(jié)。本文分別在熱重分析儀和自行設計搭建的遠紅外輻射實驗臺上對典型生物質(zhì)進行輻射干燥實驗，基于傳熱傳質(zhì)理論和分形理論，研究溫度、生物質(zhì)種類和薄層厚度等因素對生物質(zhì)干燥動力學特性、傳熱特性和微觀孔隙結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律。
　　通過熱重分析實驗和動力學理論，獲得溫度對生物質(zhì)組成成分、棉花秸稈和桉樹皮干燥動力學的影響規(guī)律，研究結(jié)果表明:當干燥溫度從60℃升高到120℃（木聚糖的

2、溫度從60升高到100℃）時，棉花秸稈、桉樹皮、纖維素、木聚糖和木質(zhì)素的平均干燥速率均增加約2倍。桉樹皮平均干燥速率大于棉花秸稈，木聚糖的平均干燥速率小于纖維素和木質(zhì)素。在溫度區(qū)間60-70℃，五種樣品干燥過程均存在升速段、恒速段和兩個明顯的降速段。第一降速段的活化能大于第二降速段的，棉花秸稈的活化能大于桉樹皮的，木質(zhì)素的活化能最小。
　　通過在遠紅外輻射實驗臺上對毛白楊葉、棉花秸稈、咖啡渣和桉樹皮成型樣品進行干燥實驗，獲得輻射源

3、溫度對成型樣品的動力學特性、傳熱特性和微觀結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律，研究結(jié)果表明:當輻射源溫度從100℃升高到200℃時，四種成型樣品的平均干燥速率增大了1.4-1.9倍，與輻射加熱板的平均輻射換熱熱流密度增大了3.3-3.7倍。當輻射源溫度低于180℃時，樣品干燥過程表現(xiàn)為升速段恒速段和兩個明顯的降速段。生物質(zhì)成型樣品干燥前后未發(fā)生明顯的形變，第一降速段和第二降速段的平均有效濕分擴散系數(shù)分別為1.015×10-9-3.951×10-9m2·s-

4、1和1.473×10-9-6.484×10-9m2·s-1。其中，桉樹皮的有效濕分擴散系數(shù)最大，而咖啡渣的最小。基于壓汞測試和分形理論獲得輻射干燥處理前后桉樹皮成型樣品的表面分形維數(shù)，結(jié)果表明基于熱力學關(guān)系的分形維數(shù)更能表征桉樹皮樣品的孔隙結(jié)構(gòu)，且大孔孔隙體積所占比例越大，分形維數(shù)越小。
　　通過在遠紅外輻射實驗臺上對桉樹皮薄層進行干燥實驗，獲得輻射源溫度、薄層厚度和初始含濕量對松散結(jié)構(gòu)生物質(zhì)薄層干燥動力學特性的影響規(guī)律，研究結(jié)果