基于生物質碾壓成型機理的成型能耗影響因素研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

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

2、造、理化性質以及微觀力學特性對成型過程的影響規(guī)律,提出了碾壓成型機理,從微觀機理方面降低了生物質成型機能耗;通過成型區(qū)受力分析,以求獲得最佳環(huán)模結構參數(shù);之后基于大變形彈塑性理論,分析生物質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行非線性接觸靜力學模擬,揭示了物料在成型過程的流變特性及環(huán)模與物料的應力應變規(guī)律,不僅驗證了之前微觀機理的正確性,同時為設備結構的優(yōu)化提供理論依據(jù);最后搭建物料壓縮成型試驗臺,獲得了物料

3、成型時最佳的成型條件與工藝參數(shù)并驗證了有限元模擬結果的正確性。
   課題以生物質成型的微觀機理與大變形彈塑性理論為基礎,采用靜力學分析、有限元模擬以及現(xiàn)場實驗多種研究手段,從物料特性、環(huán)模設備結構參數(shù)、成型工藝條件多角度探討如何降低生物質成型能耗。最終,基于應力偏張量理論,提出了碾壓成型機理,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;采用靜力學分析方法,獲得成型區(qū)可實現(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整準則,并且詳盡分析了基于碾壓成型機理的物料受力情況,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構,驗證碾壓成型機理的正確性;通過有限元模擬計算,揭示了環(huán)模成型過程中物料的流變規(guī)律,得到物料軸向應力分布規(guī)律以及物料所受摩擦力隨時間變化圖,為生物質成型設備的優(yōu)化奠定了理論基礎;最后采用電子萬能實驗機,對影響成型的環(huán)模轉速、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)進行試驗分析,獲得了

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