超聲振動輔助制粒成型的機理研究與數值模擬.pdf

1、從生物質中提取糖是未來的可再生能源發(fā)展方向之一。生物質是指草本類植物、樹木和農業(yè)廢棄物中不可食用的部分。生物質糖化技術是將生物質轉化成為各種單糖（葡萄糖、果糖等)，進而轉化為各種化學制品、燃料等其他產物。目前缺乏有效的預處理方法已經成為限制生物質糖化技術大規(guī)模生產的技術瓶頸之一，超聲振動輔助制粒成型技術是一種新型的預處理技術，并且具備功能:1）提高生物質密度，降低運輸成本;2）提高生物質干燥度并減少細菌滋生，利于長時間存儲;3）將生物質

2、在水解過程（用酶將生物質轉化成糖的過程）中的出糖率提高了20％。
　　本文包含了超聲振動輔助制粒成型實驗和數值模擬，全文結構如下:
　　(1)第一章對本論文進行了系統(tǒng)的介紹，包含研究背景和研究目的。
　　(2)第二章首先系統(tǒng)介紹了制粒成型系統(tǒng)的整體結構設計，包括了超聲波發(fā)生器、超聲換能器、變幅桿等設計與選用。在本次設計中選用它激式震蕩電路結構的超聲發(fā)生器、PZT-8壓電陶瓷，計算了前后蓋板長度、鈦合金材料的指數變幅桿尺

3、寸，設計出滿足實驗要求的變幅桿。
　　(3)第三章運用單因素實驗設計，研究了影響木屑材料成型因素。研究發(fā)現壓力、超聲功率、粉末粒徑、含水率均對顆粒密度及抗碎性有作用，并探討這些參數對顆粒質量作用規(guī)律。
　　(4)第四章研究超聲功率對顆粒表征的影響，研究表明低超聲功率(40％)不影響木屑纖維的形態(tài)結構，隨著超聲功率的增加，木屑表面出現紋孔，當超聲功率增加至80％時紋孔數目增加且非常明顯;超聲作用不會破壞木屑中原有的化學鍵及化學

4、基團;木屑的熱分解規(guī)律基本一致，但隨著超聲功率的增加，木屑顆粒的熱穩(wěn)定性有所提高;隨著超聲功率的增加，木屑顆粒的結晶度增加。
　　(5)第五章依據TG-DTG曲線運用熱分析動力學對木屑熱解過程分析，研究表明:超聲預處理方法使木屑熱解過程的動力學參數產生不同程度的變化，使木屑主要熱解階段所遵循的機制函數發(fā)生了變化，未經處理的木屑和20％超聲功率處理后的木屑熱解過程最概然機理函數為第5號函數，積分形式機理函數為(1-2/3×α)-(1

5、-α)2/3，微分形式機理函數為3/2×[(1-α)-1/3-1]-1,40％、60％、80％超聲功率處理后木屑熱解最概然機理函數為第2號函數，積分形式機理函數為α2，微分形式機理函數為1/2α-1。超聲處理能在不同程度上降低木屑熱解的表觀活化能，從297 kJ/mol降至255 kJ/mol。
　　(6)第六章利用ABAQUS軟件對超聲輔助制粒成型過程中生物質非線性受力變形進行有限元模擬，結果發(fā)現隨著超聲振幅的增加，材料表面受到