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《山西农业大学》 2019年
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向日葵秸秆成型固体燃料物理特性及储运条件研究

梁少雄  
【摘要】:向日葵是中国北方大面积种植的一种农作物,在农村向日葵作物收获后,向日葵秸秆作为一种农业废弃物,有很大利用价值。本文研究向日葵秸秆热压成型固体燃料物理特性,进行工艺参数优化,对成型秸秆储存环境进行模拟,总结适宜的成型秸秆储存环境与秸秆储存周期,研究成型料筒内部传力、传热特性,为相关加工利用装备的设计理论提供基础。研究结果表明:(1)本次试验用秸秆热压缩设备,在不同温度、压力、含水率和颗粒度试验条件参数下进行试验,分析向日葵秸秆物理性能。向日葵秸秆压块固体燃料成型中各因素对燃料密度的贡献率的大小(从大到小的顺序)为,含水率(59.26%)、压力(32.96%)、温度(1.59%)、颗粒度(0.59%)。在温度130~150℃、压力80~100MPa、含水率4%~8%、颗粒度0.16~0.63mm条件时,成型效果良好有利于大规模生产。(2)在响应面试验设计中,运用广义距离法对试验模型进行优化,得到最佳成型工艺条件为:含水率6.65%、温度140℃、压力98.17 MPa,在此试验条件下,密度、耐久性和抗跌碎性分别达到1.19 g.cm~(-3)、99.81%、99.92%,优化效果良好。(3)向日葵秸秆成型燃料在储存过程中,不同温度湿度对储存效果表现有很大影响。不同储存环境的温度和相对湿度储存过程中,向日葵秸秆成型燃料物理性质发生了变化。分析南北方温度湿度差异,统计中国七个地区主要地区年湿度温度平均值。在中国北方地区在年平均温度10~25℃、40RH~60RH存储条件下,生物颗粒可以较长时间露天储存。(4)使用模拟汽车运输震动台,对成型秸秆物料进行运输运动分析。以在实验室获取实际工况对物品的影响,来确定运输过程中公路运输对向日葵成型秸秆质量缺损的影响。汽车运输物料震动频率在0.5~5.0HZ之间。试验表明使用铁箱材料包装物料运输过程中,汽车运输震动频率影响小,物料缺损程度低。(5)成型料筒内部传力、传热特性研究中,使用有限元ABAQUS软件对向日葵秸秆热压成型的过程进行模拟,软件分析结果,满足成型所需的基本条件,在加热套筒温度100℃传导下温度,一分钟内温度传递到内部温度场基本符合时间要求。在给定压强在100MPa压缩下,成型秸秆下表面受到应力效果比上表面受到的应力效果更强。下表面受到的压力大,成型效果好,光滑平整,硬度比上表面强。通过试验研究,优化了向日葵秸秆热压成型工艺参数、分析出适宜的成型秸秆储存环境和运输固体燃料包装材料、研究了料筒内部传力传热特性。为其它生物质固体成型加工、储存、运输装备提供了参考依据。
【学位授予单位】:山西农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TK6

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