面向畜牧養(yǎng)殖農(nóng)作物秸稈雙螺桿擠壓膨化試驗研究.pdf

1、II[111111[IIIIIIIIIlY3431786分類號UDC$236268埸1大季學號叢!三Q壘Q蘭密級YANGZHOUUNIVERSITY碩士學位論文(全日制學術學位)面向畜牧養(yǎng)殖農(nóng)作物秸稈雙螺桿擠壓膨化試驗研究指導教師姓名：申請學位級別：論文提交日期：學位授予單位：嚴守2Q!墨生壘旦論文答辯日期：2Q!墨生魚月盟塹劌盤堂學位授予日期：一2立!墨生旦答辯委員會主席：周驥平2018年6月摘要隨著我國畜牧業(yè)的快速發(fā)展，對飼料的需求

2、量急劇增加，急需發(fā)展節(jié)糧型、非糧型飼料。我國是農(nóng)業(yè)大國，每年農(nóng)作物秸稈達7億噸，但因為秸稈含有大量粗纖維和木質(zhì)素，質(zhì)地粗糙、堅硬而適口性差，導致家畜對秸稈采食率和消化率較低，影響農(nóng)作物秸稈作為飼料使用。目前農(nóng)作物秸稈可以通過螺桿擠壓膨化作用，提高秸稈作為飼料利用率，我國秸稈擠壓膨化研究才剛起步，對農(nóng)作物秸稈雙螺桿擠壓膨化研究很少。針對目前現(xiàn)狀，本課題進行面向畜牧養(yǎng)殖農(nóng)作物秸稈雙螺桿擠壓膨化試驗研究，分析同向嚙合雙螺桿擠壓過程的流動理論，

3、設計雙螺桿構型，并進行雙螺桿流場分析，再利用設計的雙螺桿，用稻秸稈與玉米粉為原料，以擠壓膨化產(chǎn)品的外觀以及膨化度為評價指標，進行擠壓膨化試驗，得到稻秸稈添加量為20％下，膨化度最好的工藝參數(shù)，為農(nóng)作物秸稈經(jīng)雙螺桿擠壓膨化為飼料提供理論和實際指導。本文分析物料在同向嚙合雙螺桿中運動規(guī)律，通過對柱坐標系下C型空間中物料運動微元分析，建立流體連續(xù)性方程和流體納維斯托克斯方程，得到圓柱坐標系下物料速度、％、礦與壓強P表達式，得出平均剪切速率方程

4、，最后選擇合適指數(shù)定律模型，得到粘度表達式，完成同向嚙合雙螺桿擠壓過程的流動模型建立。本文進行雙螺桿構型設計，并借助solidworks軟件構建螺桿三維造型，基于計算流體動力學理論，通過建立雙螺桿流場有限元模型，利用專業(yè)CFD仿真軟件CFX對雙螺桿全段模型的流場進行數(shù)值模擬分析，得到了流體的運動軌跡圖、溫度分布和壓力分布云圖，揭示了流體在雙螺桿流場內(nèi)部運動規(guī)律，最終驗證所設計的螺桿構型滿足試驗要求，為下面擠壓膨化試驗提供支持。本文用稻秸

5、稈與玉米粉為原料，以擠壓膨化產(chǎn)品的外觀以及膨化度為參考依據(jù)，進行以稻秸稈添加量、物料含水率、螺桿轉(zhuǎn)速、擠壓機三區(qū)溫度、喂料轉(zhuǎn)速等5個因素的單因素試驗，分析5個因素對產(chǎn)品擠壓膨化度的影響，通過對試驗結(jié)果分析，在保證產(chǎn)品有較優(yōu)膨化效果時，得出稻秸稈最大添加量可以為20％，物料含水率為18％～24％、擠壓機三區(qū)溫度為120℃～140℃、螺桿轉(zhuǎn)速為90r／min～130r／rain、喂料轉(zhuǎn)速為20r／min～24r／min較為合適。本文設置稻秸

6、稈添加量為20％確定值，綜合研究物料含水率、三區(qū)溫度、螺桿轉(zhuǎn)速、喂料轉(zhuǎn)速對擠壓膨化產(chǎn)品膨化度的影響，設計二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合試驗，試驗結(jié)果經(jīng)SAS93軟件進行回歸數(shù)據(jù)分析，得出膨化度的二次回歸方程，并驗證方程顯著性和失擬性，得到稻秸稈添加量為20％下，膨化度最好的工藝參數(shù)，即物料含水率為1985％、擠壓機三區(qū)溫度為12857。C、螺桿轉(zhuǎn)速為11055r／min和喂料轉(zhuǎn)速為22Ir／min，此時膨化度為1571。最后進行最優(yōu)參數(shù)下試驗結(jié)果