Zong Yixiang, Wan Fangxin, Pu Juni, Huang Xiaopeng
Zusammenfassung: Die gegenwärtige Situation der nationalen und internationalen Forschung zur Bildungsmechanismus von Biomasse Pelletierung jeweils von der Gestaltung mechanische Modell Biomasse Granulierung, Granulierungsformen Formpreßverfahren und den mikroskopischen Mechanismus der drei Aspekte beschrieben ist, zeigte es das Formen von Biomasse Pelletierung out Die Forschungsrichtung des Mechanismus.
Biomasse-Ausgangsmaterials, das hauptsächlich Stroh, Holz, Verarbeitung und Forstwirtschaft Rückstandes, festen Siedlungsabfällen, Tiermist und Energiepflanzen, bezieht sich die Anwendung auf eine Energie aus Biomasse, Futtermittel, Dünger, Abwasserbehandlung, Pulvermetallurgie, Brennstoffzellen, und Papier Mehrere Felder[1].
Die Biomasse-Granulierungsformtechnologie komprimiert verschiedene Arten von Biomassematerialien mit geringerer Dichte zu dichter geformten Partikeln durch Druckbeaufschlagung [2- 4]Derzeit sind Formverfahren und Umformanlagen die Hauptforschungsrichtungen für die Biomasse-Granulierungs-Formtechnologie im In- und Ausland.Nasformpressen, Heißpressformen und Carbonisierungsformen sind die Hauptformtechnologien, Spiral-Extrusionsformmaschinen, Kolbenstanzen Formmaschinen und Rollformmaschinen stellen eine weit verbreitete Formausrüstung dar. Die Granulierungsformausrüstung ist in Ringformen, flache Formen und Spiralextrusionsformmaschinen unterteilt.Nun wurden bedeutende Fortschritte in dem Formverfahren und der Formausrüstungerzielt. , aber die Studie des Bildungsmechanismus von Biomasse-Pelletierung ist nicht genug Tiefe. Biomasse Granulation Bildungsmechanismus ein wichtiger Teil der Technologie Studenten Pelletierung Formprozess Biomasse zu entwickeln und Formen Ausrüstung Designstudie Material Granulierungsformens ist Und die Optimierung liefert die theoretische Grundlage.
1 Forschungsstatus des Mechanismus zum Formen von Biomassekörnern
Derzeit Forschung über den Bildungsmechanismus des Biomasse in erster Linie in dem mechanischen Modell der Granulierungsformen Pelletierung, Preßformen Granulierungsverfahren und der mikroskopischen Mechanismus drei Aspekte zu bilden.
1.1 Forschungsstand des Granulationsformmechanikmodells
Holmet al. [5- 7]Etablierte in dem mechanischen Modell des Holzpulver Extrusionsring Ziehdüse, abgeleitete Andruckkraft mechanisches Modells und das mechanische Modell verbessert, wodurch das Verhältnis der Poisson lösen, um die Reibungskoeffizienten und vorge miteinander gekoppelt ist, und eine Kraft Schwierig, das Problem zu bestimmen Osobov [8]Die Graspartikel wurden als Rohmaterialien für Tests und Analysen verwendet, und der Einfluss der Anfangsdichte und des Kompressionsgrads des Materials auf die Größe der Kompressionskraft wurde erhalten.Rolfe et al. [9]Es wird vorgeschlagen, dass die Extrusionskraft umgekehrt proportional zur Rotationsgeschwindigkeit der Ringmatrize ist.Adapa et al. [10]Unter den gleichen Brühbedingungen wurde der Partikelqualitätskontrasttest zwischen getrocknetem und entwässertem Baldrian durchgeführt, und das Härtemodell der Luzerne wurde etabliert.
Cao Kanget al. [11]Der Prozess der Extrusionsgranulierung unterteilt sich in die Einzugszone, die Deformationszone, die Extrusionszone und die mechanische Analyse des Spannungszustandes der Extrusionszone, Wu Jinfeng et al. [12]Die Granulationsprozess-Simulationsexperimente wurden an Alfalfamehl mit verschiedenen Partikelgrößen durchgeführt, und es wurden mathematische Modelle für die Extrusionskraft und die Pulverpartikelgröße und -dichte aufgestellt: Huang Xiaopeng et al. [13]Orthogonales experimentelles Design wurde verwendet, um ein mathematisches Modell der Granulationsdichte, der Extrusionskraft und des Materialfeuchtigkeitsgehalts zu erstellen. [14]Mit der elektrischen Messtechnik haben wir die Schlussfolgerung gezogen, dass die Änderung der Radialkraft und der Kompressionsdichte, die Anfangsdichte und die Kompressionsgeschwindigkeit eng miteinander verknüpft sind. [15]Die Kraft des Materials in dem Werkzeugzylinder wurde analysiert, die Beziehung zwischen dem Material und dem Druck wurde erhalten, und die Beziehung zwischen der Axialspannung und der Radialspannung wurde analysiert, Shi Shuijuan et al. [16]Ein Extrusionsmechanikmodell wurde erstellt, und die Finite-Elemente-Software wurde verwendet, um den Ringmodus zu analysieren.Die Beziehung zwischen der Axialmode, Umfangsspannung und Verschiebung wurde erhalten.Zhang Wei et al. [17]Die Finite-Elemente-Software wurde für die statische Analyse des Ringformlochs verwendet, um das Verteilungsgesetz der Axialspannung und der Verformung des Ringformlochs zu ermitteln.Die Auswirkung des Ringformlochkonuswinkels auf die Axialspannung wurde bestimmt.Wu Kai et al. [18]Durch die Analyse des Umformprozesses und des Mechanismus wurden ein mechanisches Ringmodellmodell und ein Drehmomentmodell erstellt und der Einfluss von Materialeigenschaften und Strukturparametern auf die Ringmodellspannung analysiert.
1.2 Forschungsstand des Granulationsformpressverfahrens
Rehkuglar et al [19]Das rheologische Mechanikmodell wurde verwendet, um die Variation der Materialien im Umformprozess zu analysieren, Bock et al. [20]Rheologische Gleichung Grasmaterial war Druckspannung Prüfergebnissen, verarbeitet das Gras Materialverdichtung. Effect des Formpressens größer Biomasseteilchen Eigenschaften, rheologische Eigenschaften und Kompressionseigenschaften, wobei der Druck, den Feuchtigkeitsgehalt und die Partikelgröße Befüllen Ist der Haupteinflussfaktor [21]Bock et al. [22]Gefunden Graspartikel in dem Granulierungsverfahren wird physikalische Kraft zwischen den Teilchen verbunden Mahlzeit bestimmt die Partikelmasse.
Yang Mingzhenget al [23]Auf den rheologischen Eigenschaften von Stroh Materialien wurden untersucht. Zhongqi Xin, [24]Durch die Analyse die Beziehung zwischen dem Druck Wechselwirkung von Teilchen in dem Material während des Ziehens der Faktoren, die die Qualität des Partikels zu beeinflussen. Wei, weißen [25]Strohteilchen Preßformen Simulation für gezieltere Forschung Kompressionsprozess, die Formkennlinie ist in vier Abschnitte unterteilt, und ein mathematisches Modell von losen, verdichtet und der Übergangsphase. Li Yongkui usw. [26]Anwendung des diskreten Elemente-Methode corn stalk Pulver Preßformen Prozess simuliert, ein diskretes Element Modell corn stalk Pulverpreßlings Formverfahren herzustellen. Dong Yuping usw. [27]Aus der Theorie der Mechanik der Plastizität mechanischen Modells des Kompressionsprozesses und Finite-Elemente-Analyse-Software-Simulation des Extrusionsverfahrens wird das Material in der Variation des Extrusionsprozesses erhalten wird, die innere Spannung während enthüllen Rohstoff Stamm bilden Veränderungsprozess, hohes Ansehen [28]während des Formens Rohmaterials. Shen Shuyun das Temperaturfeld während des Formens Finite-Elemente-Simulation, um die Verteilung des Temperaturfeldes zu erhalten, [29]Finite-Elemente-Software eine Ringdüse zu analysieren, um eine Vielzahl von physikalischen Feldern gekoppelt ist, die Verteilung der Ringform der gesamte Spannungs-Dehnungs-und Temperaturverteilung zu erhalten.
1.3 Forschungsstand des mikroskopischen Formungsmechanismus
Lindleyet al. [30]Der innere Zusammenhalt des Formproduktes und die Art des Klebstoffs ist in die folgenden fünf Kategorien unterteilt: ① festen teilchenförmige Überbrückungs oder Brücke; nicht-Kohäsion ② Bindemittel wirkende frei zu bewegen, ③ frei beweglich Oberflächenspannung und den Kapillardruck der Flüssigkeit; ④ zwischen Partikeln Die molekulare Anziehung oder elektrostatische Anziehung 5 Füllung oder Anpassung zwischen festen Partikeln. Sie glauben, dass die Biomasse-Verbrennungseigenschaften verwendet werden können, um den internen Formungsmechanismus zu erklären. Kaliyan et al. [31]Es wurde gefunden, dass die Bindung zwischen den Partikeln hauptsächlich durch Feststoffe, die durch natürliche Bindemittel (Cellulose, Proteine) gebildet werden, überbrückt wird.
Guo Kangquanet al [32]an verschiedenen Teilchen zu dem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von zwei Formbedingungen, gemessen, um die durchschnittlichen Teilchendurchmesser der Teilchen Beziehung zwei Gießbedingungen, gebundene Form zwischen den Teilchen mit einem Mikroskop, die Schaffung eines Mikropartikelbindungsmodell. India artiger Xu beobachtet zu erhalten [33]Durch Vergleichen der Veränderungen der Mikrostruktur der drei Arten von Strohhalmen vor und nach der Kompression wurde das Mikrokombinationsverfahren der Strohformteilchen erhalten, und die optimalen Kompressionsbedingungen wurden vorgeschlagen. "Tian Yuyu et al. [34]Straw Partikelmikrostruktur wurde unter verschiedenen Formbedingungen beobachtet, die Analyse der Beziehung zwischen der Mikrostruktur und den Formbedingungen, zeigen Studien, dass die Kombination zwischen den Strohpartikeln in Form von Teilchen hauptsächlich mechanische mosaic, natürliche Klebstoffe auf Basis Bonden. Huoli Li et [35]Durch Vergleich der verschiedenen Materialien, verschiedenen Stadien der Materialmorphologie und partikelgebundener Form, erhielt mikroskopische Teilchen des Bildungsmechanismus von Biobrennstoffen geschichtete Kompression kann in die zentrale Schicht, Übergangsschicht und die Oberflächenkompression unterteilt werden. Xingxian et Juni [36]Beobachtungsstudie der Morphologie der Biomassepartikel in dem Formverfahren, das Flachbackenformmaschine die Einzugszone, den Spalt zwischen der gebundenen Form, kompaktierten Bereich, um die Partikelkügelchen Bildungszone. Qi Jing et erkunden [37]Der Mechanismus der mikroskopischen Bildung von Reishülsengranula wurde aus der physikalischen Kombinationsform analysiert.Untersuchungen haben gezeigt, dass "Säulen" die Hauptform der physikalischenBindung zwischen Reisschalenrohmaterialien sind. Sheng Kuichuan et al. [38]Aus makroskopischen und mikroskopischen Perspektiven wurde der Mechanismus der Biomassebildung untersucht und der Einfluss von Formbedingungen auf die physikalischen Eigenschaften von Partikeln aus makroskopischer Sicht analysiert, wobei die Beziehung zwischen Partikelqualität, Partikeleigenschaften, biochemischen Eigenschaften und möglichen Eigenschaften mikroskopisch untersucht wurde. [39]Ein geometrisches Kontaktmodell von Biomasse wurde erstellt, um die mathematische Beziehung zwischen dem positiven Druck der Druckwalze und dem Oberflächenwinkel der Biomasse zu bestimmen, der mikroskopische Mechanismus der molekularen Elektrochemie und der mikroskopische Mechanismus der Energie wurden analysiert und die Rolle der Kompressionstemperatur im Pressformprozess aufgezeigt. Und die Bedeutung des Grundes für die Erhöhung der Energie und Dichte von Biomasse bildenden Brennstoffen.
2 Forschung und Ausblick des Biomasse-Granulierungs-Formgebungsmechanismus
Aus dem Forschungsstand hat die Erforschung des Bildungsmechanismus der Biomassegranulation große Fortschritte gemacht: Bei der Untersuchung des mechanischen Modells wurden mehrere mathematische Modelle und Drehmomentmodelle für die mechanischen Eigenschaften der Ringform entwickelt, bei der Erforschung des Kompressionsprozesses, Die Erforschung der mechanischen Eigenschaften und der rheologischen Eigenschaften von Materialien hat große Fortschritte gemacht: Bei der Untersuchung des Mikro-Mechanismus wurden die mikrogeformte Struktur verschiedener Materialien und die Kombination von Partikeln aufgezeigt, wobei das Makro-Mikro-Übergangsformen anfänglich etabliert wurde. Mechanismen Diese Forschungsergebnisse stellen eine theoretische Grundlage für die Formulierung von Biomassegranulationsprozessen und die Optimierung von Formanlagen dar. In Zukunft sollten die folgenden Aspekte eingehend untersucht werden.
(1) Die meisten Materialien, die beim Granulierungsformen verwendet werden, gehören zum nicht kontinuierlichen Medium von Pulvern und Partikeln.Die mechanischen Eigenschaften von diskontinuierlichen Medien sind für diemechanische Analyse von Biomassepartikeln anwendbar.Die derzeitige theoretische Forschung an diskontinuierlichen Medien reicht nicht aus, um das Verständnis der Leute zu vertiefen. Um die mechanischen Eigenschaften von Materialien im Granulationsprozess aufzudecken, sollte die mechanische Theorie diskontinuierlicher Medien perfektioniert werden.
(2) für mechanisches Modell Biomasse Formen eine Menge Forschung Pelletierung, und die Einrichtung einer Anzahl von Extrusionsmechanik Modellen, aber diese Mechanik Modelle in einem einzigen Material und die spezifischen Kompressionszustand aufgrund Granulierungsformen Material gebaut werden verwendet, Es gibt viele Unterschiede, und es gibt auch große Unterschiede in den Formungs- und Kompressionsbedingungen.Somit ist es notwendig, ein anpassungsfähigeres materialextrusionsmechanisches Modellund mathematisches Modell zu etablieren.
(3) Granulieren der Biomasse in dem Preßformen der Studie ist nur ein einziges physikalisches Feld simuliert wird, wie Druck und Temperaturfelder, oder der Geschwindigkeit, etc. Aufgrund Granulierungsformen Prozesskomplexität, Variabilität und systematisch und deshalb tut nur eine einzige Analyse physische Bereichs nicht umfassend wesentliche Veränderungen in dem Granulierungsformens Prozess reflektieren kann, Bereich der Bedarf an Multi-Physik-Kopplungsanalyse. Zweitens Studien des Prozesses Biomasse Kompression auf rheologische fokussieren Im Hinblick auf die akademischen Eigenschaften und mechanischen Eigenschaften ist eine intensive Forschung über Partikeleigenschaften, biochemische Eigenschaften und elektrische Eigenschaften im Kompressionsprozess erforderlich.
(4) Mikroskopische Formmechanismus hauptsächlich granulierte Biomasse mikroskopische Charakterisierung von Biomassepartikel vor und nach der Kompression Aspekte seiner inneren Struktur, die in Form der Bindung zwischen den Teilchen nicht nur einige qualitative Analyse, um die qualitative und quantitative Analyse in Kombination mit Lage sein, den mikroskopischen Mechanismus der Bildung ein umfassenderen, die Makro- und Mikro-Kraft zu interpretieren sind förderlicher die Auswirkungen der inter~~POS=TRUNC und Mikrostruktur der partikelgebundenen Form von Pelletqualität zu erkunden.
(5) Die Forschung über den Mechanismus der Granulierung von Biomasse konzentriert sich hauptsächlich auf die physikalische Ebene.Die Änderungen in der chemischen Zusammensetzung von Materialien während des Formprozesses und der chemischen Bindungsmethoden zwischen Partikeln befinden sich noch im Anfangsstadium.Um den Mechanismus der Granulation besser zu verstehen , Die Kombination von Physik und Chemie erfordert eine gründliche Erforschung der Granulationstechnologie.
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