秸秆颗粒冷态压缩成型过程的比能耗回归分析-新能源.PDFVIP

秸秆颗粒冷态压缩成型过程的比能耗回归分析 链接：/tech/116666.html 来源：中国新能源网 秸秆颗粒冷态压缩成型过程的比能耗回归分析 1 2 3 1 4 4 胡建军 ，雷廷宙 ，沈胜强 ，郭前辉 ，刘军伟 ，李在峰 学院，辽宁大连116026；4.河南省生物质能源重点实验室，河南郑州450008） 摘要：对5种秸秆颗粒冷态压缩成型过程进行开式试验研究，将其压缩成型过程分为松散、过渡、压紧和推移4个阶 段，回归了不同阶段的压力方程，采用Matlab软件计算出整个压缩成型过程中的比能耗值。以小麦秸秆为例，采用二 次回归通用旋转组合设计，建立了压缩速度、物料含水率2个因素与比能耗的数学模型，结果表明，压缩速度的影响 比含水率大，且二者均为负效应。 0引言 目前,国内外秸秆压缩成型技术的成型工艺主要分为常温湿压成型、热压成型、炭化成型和冷态压缩成型4种，成型 [1]，[2] 方式分为“闭式”压缩和“开式”压缩2种 ，常见的成型设备主要包括螺 旋挤压式成型机、活塞冲压式成型机和压辊式颗粒成型机[3] 。无论哪种压缩成型技术，比能耗均是考察压缩成型工艺设计是否合理的重要性能指标之一。比能耗是指在单位时间 内生产成型燃料所消耗的能量与该段时间内生产的成型燃料质量的比值。压缩成型所需的能耗主要由2部分组成：克 服物料与成型部件内壁摩擦所消耗的能量和物料变形所消耗的能量[4]，[5]。 压辊式颗粒成型机具有能耗低、产量高、原料适应性强等优点，因而成为当前研究和开发的热点。但市场上销售的 压辊式颗粒成型机的设计不尽合理，造成其比能耗较高，大大制约了其工业化应用的程度。为此，本研究采用万能试 验机和自制的“开式”压缩成型装置，对5种秸秆的“开式”颗粒冷态压缩过程进行比能耗试验，研究压缩速度、含 水率等因素对比能耗的影响规律，选取最佳压缩成型参数，为压辊式颗粒成型机的工业优化设计提供参考依据。 1试验原料与装置 1.1试验原料 试验原料为郑州市郊区常见5种秸秆（小麦秸秆、玉米芯、玉米秸秆、稻草和棉花秸秆）。首先采用微型粉碎机将 原料粉碎，清除原料里的杂质，然后将原料放入马弗炉中，在105℃下干燥8h后分类封存。待原料温度降至室温时， 根据试验需要进行配水试验，按照不同含水率将原料分别封存于黑色塑料袋中。 1.2试验装置 本试验所用仪器为WDW－50型微机控制电子万能试验机，试验额定压力为50kN，横梁移动速度为2～200mm/min 。针对压辊式颗粒成型机 的特点，专门设计了一套“开式”颗粒压缩成型试 [6] 验装置（图1） ，其中套筒内径为15mm，模具内径为10mm，模具长径比为5.2，模具开口锥度为450。 秸秆颗粒冷态压缩成型过程的比能耗回归分析 链接：/tech/116666.html 来源：中国新能源网 试验前先进行秸秆原料预压处理，使原料填满套筒。启动万能试验机程序，即可自动生成每次试验的压力和活塞位 移曲线图。 2试验结果及分析 2.1压缩成型特性曲线 由试验结果可知，虽然压缩成型条件不同，但它们的压缩成型特性曲线均存在着相同的变化规律（图2）。 秸秆颗粒冷态压缩成型过程的比能耗回归分析 链接：/tech/116666.html 来源：中国新能源网 由图2可知，秸秆颗粒冷态压缩成型过程比较复杂。为便于计算比能耗数据，本研究将压缩成型特性曲线定义为4个 阶段，即松散阶段（oa区间）、过渡阶段（ab区间）、压紧阶段（bc区间）和推移阶段（cd区间）。在松散阶段和过 渡阶段，物料主要发生弹性变形，在压紧阶段物料主要发生塑性变形，在推移阶段物料主要发生弹粘性变形[7]。 2.2比能耗计算 本研究采用压强和位移构成的曲线面积经换算后计算比能耗，压杆在物料压缩成型过程中所作的功可按下式近似计 算[8]： 秸秆颗粒冷态压缩成型过程的比能耗回归分析