Цзун Исин, Ван Фанксин, Пу июня, Хуан Сяопина
Аннотация: В настоящем документе обобщается исследовательский статус механизма формования гранулята биомассы в стране и за рубежом и подробно описывается три аспекта модели механизации формования гранулята биомассы, процесс сжатия гранулированного формования и механизм микрообразования и указывается, что формование гранулята в биомассе Китая Направление исследований механизма.
Сырье биомассы в основном включает в себя урожай, древесные и лесные перерабатывающие остатки, муниципальные твердые отходы, поголовье скота и энергетические культуры. Применения в биомассе включают энергию, корм, удобрения, очистку сточных вод, порошковую металлургу, топливные элементы, бумагоделательные машины и т. Д. Несколько полей[1].
Технология формования гранулята из биомассы сжимает различные виды материалов из биомассы с более низкой плотностью в частицы более плотной формы путем повышения давления [2- 4]В настоящее время процессы формования и формовочное оборудование являются основными направлениями исследований технологии формования гранул из биомассы в стране и за рубежом. Мокрое прессование, горячее прессование и карбонизационное формование являются основными технологиями формования, спиральными экструзионными формовочными машинами, тиснением поршней Формовочные машины и рулонные формовочные машины являются широко используемым формовочным оборудованием. Оборудование для гранулирования формовочного оборудования разделено на кольцевые формы, плоские формы и спиральные машины для экструзионного формования. Теперь в процессе формования и формовочного оборудования достигнут значительный прогресс. Тем не менее, исследование механизма формования гранулята биомассы недостаточно. Механизм формования гранулята биомассы является важной частью исследования технологии формования гранулята биомассы, которая может использоваться для составления процесса формования гранулята биомассы и проектирования формовочного оборудования. И оптимизация обеспечивает теоретическую основу.
1 Исследовательский статус механизма формования гранулята биомассы
В настоящее время исследование механизма формирования гранулята биомассы в основном фокусируется на трех аспектах модели механики формования гранулята, процессе сжатия гранулированного формования и микроскопического механизма формирования.
1.1. Исследовательский статус модели механизации гранулирования
Holm et al. [5- 7]Была установлена механическая модель экструзии древесного порошка в отверстии кольцевой формы. Была выведена модель механики экструзионной силы, и механическая модель была улучшена для решения соотношения Пуассона, коэффициента трения и предварительного усилия. Трудно определить проблему. Особов [8]Частицы травы использовались в качестве сырья для испытаний и анализа, и было получено влияние начальной плотности и степени сжатия материала на величину силы сжатия. Rolfe et al. [9]Предполагается, что сила экструзии обратно пропорциональна скорости вращения кольцевой матрицы. Adapa et al. [10]В тех же условиях пивоварения проводили сравнительный анализ качества частиц между высушенным и дегидратированным валерианом и устанавливали модель твердости гранул люцерны.
Cao Kang et al. [11]Процесс экструзионного гранулирования разделен на зону подачи, зону деформации, зону экструзии и механический анализ напряженного состояния зоны экструзии. Wu Jinfeng et al. [12]Эксперименты по моделированию процесса грануляции проводились на муке из люцерны с различными размерами частиц, и была установлена математическая модель для силы экструзии и размера частиц и плотности частиц. [13]Ортогональная экспериментальная конструкция была использована для создания математической модели плотности грануляции, силы экструзии и влажности материала. [14]Используя электрическую измерительную технологию, мы пришли к выводу, что изменение радиальной силы и плотности сжатия, начальная плотность и скорость сжатия тесно связаны. [15]Была проанализирована сила материала в цилиндре штампа, была получена зависимость между материалом и давлением и проанализирована связь между осевым напряжением и радиальным напряжением. Shi Shuijuan et al. [16]Была создана модель механики экструзии, и для анализа кольцевого режима использовалось программное обеспечение для конечных элементов. Была получена связь между осевым режимом, окружным напряжением и смещением кольцевой моды. Zhang Wei et al. [17]Программное обеспечение для конечных элементов использовалось для статического анализа отверстия кольцевой формы для получения закона распределения осевого напряжения и деформации отверстия в кольцевой форме. Определено влияние угла конуса отверстия в кольцевой форме на осевое напряжение. Wu Kai et al. [18]Проанализировав процесс и механизм формования, была установлена механическая модель кольцевой модели и модель крутящего момента. Проанализировано влияние свойств материала и структурных параметров на напряжение модели кольца.
1.2. Исследовательский статус процесса сжатия гранулированного формования
Rehkuglar et al. [19]Модель реологической механики была использована для анализа изменения материалов в процессе формования. Bock et al. [20]Проведен анализ сжимающего напряжения материала травы и получено реологическое уравнение процесса сжатия материала травы. Наибольшее влияние на формование прессованием биомассы являются характеристики заполнения, реологические свойства и характеристики сжатия частиц, среди которых давление, содержание влаги и размер частиц Является основным влияющим фактором [21]Bock et al. [22]Было обнаружено, что во время процесса гранулирования частиц травы физическая сила, связывающая частицы травы, определяет качество частиц.
Ян Мингенг и др. [23]Изучены реологические свойства соломенных материалов. Zhong Qixin et al. [24]Анализируя зависимость между силами взаимодействия частиц в процессе сжатия, получают факторы, влияющие на качество частиц. Бай Бай и др. [25]Гранулы соломы были подвергнуты симуляционным экспериментам по компрессионному формованию. Для более точного изучения процесса сжатия формирующая характеристическая кривая была разделена на четыре секции, и была установлена математическая модель для фаз свободного, переходного и уплотнения. [26]Метод дискретных элементов использовался для моделирования процесса уплотнения порошка кукурузного порошка, и была разработана модель дискретного анализа элементов для процесса компактного образования порошка кукурузного стебля. [27]Модель механики процесса сжатия была установлена с точки зрения теории пластичности. Программное обеспечение для анализа конечных элементов использовалось для моделирования процесса экструзии для получения закона изменения материала во время процесса экструзии, выявления внутренних напряжений и деформаций биомассы в процессе формования. Процесс изменения. [28]Моделирование конечных элементов выполнялось в температурном поле во время формования, и был получен закон распределения температурного поля биомассы в процессе формования. [29]Программное обеспечение конечных элементов использовалось для анализа связанной физики кольцевого режима, и было получено распределение напряженного состояния, деформации и температурного поля кольцевой моды.
1.3. Состояние исследования микроскопического механизма формирования
Lindley et al. [30]Тип связующего усилия и метод склеивания внутри литья подразделяются на следующие пять категорий: 1 мостик или мостик твердых частиц, 2 сила сцепления несвободного подвижного клея, 3 поверхностное натяжение и капиллярное давление свободно движущейся жидкости, 4 частицы Молекулярное притяжение или электростатическое притяжение, 5 заполнение или фитинг между твердыми частицами. Они считают, что характеристики сжигания биомассы могут быть использованы для объяснения внутреннего формовочного механизма. Kaliyan et al. [31]Было обнаружено, что связывание между частицами в основном соединяется твердыми веществами, образованными природными связующими (целлюлоза, белки).
Го Кангван и др. [32]Измеряли средний размер частиц в двух направлениях в разных условиях формования, и была получена зависимость между двумерными средними диаметрами частиц частиц и условиями формования. Микроскопическая модель связывания частиц была установлена путем микроскопического наблюдения схемы связывания частиц с частицами. Xu Guangyin et al. [33]Сравнивая изменения микроструктуры трех видов соломинок до и после сжатия, был получен метод микросображения соломенных формовочных частиц и предложены оптимальные условия сжатия. Tian Yuyu et al. [34]Микроструктура гранул соломы наблюдалась при различных условиях формования, и была проанализирована взаимосвязь между условиями формования и микроструктурой. Результаты показали, что комбинация соломенных гранул в основном состояла из механических вкладок и природных связующих. Holley et al. [35]Сравнивая микроморфологию материала и формулу связывания частиц с различными материалами и фазами, микро-механизм образования топлива частиц биомассы классифицируется на слоистую компрессию, которую можно разделить на центральный слой, переходный слой и сжатие поверхностного слоя. Xing Xianjun et al. [36]Наблюдалась и изучалась микроскопическая морфология во время образования частиц биомассы, а также изучалась комбинированная форма гранул и гранулированных областей между зоной подачи, площадью уплотнения, площадью уплотнения и площадью формования плоской машины для формования. [37]Механизм микроскопического образования гранул рисового корпуса был проанализирован из формы физической комбинации. Исследования показали, что «столбы» являются основной формой физического связывания сырья рисовой шелухи. Шэн Куйчуан и др. [38]С макроскопической и микроскопической перспективы изучался механизм образования биомассы. Влияние условий формования на физические свойства частиц было проанализировано с макроскопической точки зрения. Взаимосвязь между качеством частиц и характеристиками частиц, биохимическими характеристиками и потенциальными характеристиками была проанализирована с микроскопической перспективы. Wu Yunyu et al. [39]Была установлена геометрическая контактная модель биомассы для определения математической взаимосвязи между положительным давлением прижимного ролика и углом поверхности биомассы. Был проанализирован микроскопический механизм молекулярной электрохимии и микроскопический механизм энергии, а также показана роль температуры сжатия в процессе компрессионного формования. И важность причины увеличения энергии и плотности биомассы, образующей топливо.
2 Исследование и перспективы механизма формования гранулята биомассы
Из исследовательского статуса исследования механизма формирования грануляции биомассы достигли значительного прогресса. При изучении механической модели было установлено несколько математических моделей и моделей крутящего момента для механических свойств кольцевой формы, в исследовании процесса сжатия, Исследования механических свойств и реологических свойств материалов достигли значительного прогресса. При изучении микро-механизма была обнаружена микроформованная структура различных материалов и комбинация частиц. Первоначально было установлено переходное формование макро-микро. Механизмы Эти результаты исследований обеспечивают теоретическую основу для разработки процессов гранулирования биомассы и оптимизации формовочного оборудования. В будущем необходимо детально изучить следующие аспекты.
(1) Большинство материалов, используемых в гранулировании, относятся к нестойкой среде порошков и частиц. Механические свойства разрывных сред применимы к механическому анализу частиц биомассы. Нынешнее теоретическое исследование прерывистых сред недостаточно для углубления понимания людей. Чтобы выявить механические свойства материалов в процессе гранулирования, следует усовершенствовать механическую теорию разрывных сред.
(2) Были проведены обширные исследования по механической модели формования гранулята биомассы, и были созданы многие модели механики экструзии, но эти механические модели основаны на одном материале и при определенных условиях сжатия. Материалы, используемые в гранулировании Есть много различий, а также существуют большие различия в условиях формования и сжатия. Поэтому необходимо установить более адаптируемую модель механической экструзионной механики и математическую модель.
(3) В настоящее время в исследовании процесса формования и сжатия гранулята биомассы численно моделируется только одно физическое поле, такое как поле давления, поле температуры или поле скоростей и т. Д. Из-за сложности, изменчивости и Систематично, поэтому только один физический анализ поля не может полностью отразить изменения материала в процессе формования гранулята, необходимость в полевом анализе с полем, связанным с полем. Во-вторых, исследование процесса сжатия биомассы в основном сосредоточено на реологии Что касается академических характеристик и механических свойств, необходимы глубокие исследования характеристик частиц, биохимических характеристик и электрических свойств в процессе сжатия.
(4) Исследование микроскопического механизма формирования грануляции биомассы в основном фокусируется на микроскопической характеристике внутренней структуры частиц биомассы до и после сжатия и проводится лишь некоторый качественный анализ на связующих формах между частицами. Сочетание качественного и количественного анализа Он способен более полно интерпретировать механизм микроформирования. Он более удобен для изучения влияния микроскопической структуры частиц и комбинации частиц на качество грануляции.
(5) Исследование механизма формования гранулята биомассы в основном сосредоточено на физическом уровне. Изменения химического состава материалов в процессе формования и методы химического связывания между частицами все еще находятся на начальной стадии. Чтобы лучше понять механизм формования гранулята , Сочетание физики и химии требует глубоких исследований технологии гранулирования.
Ссылки:
«1» Kong Sifang, Zhang Jiangyong, Zeng Hui. Исследование прогресса в области свойств и применения биочипа [J]. Chinese Journal of Ecoenvironment, 2015, 24 (4): 716-723.
«2» Цю Линг. Прогресс в области плотного формования биомассы «Дж». Energy Technology, 1998 (3): 57-61.
«3» Du Pengdong. Обзор системы контроля за формовочными машинами для затвердевания биомассы «J». Forest Engineering, 2013, 29 (5): 76-78.
«4» Ю. Хунлиан, Лин Хай, Цзэн Гуан и др. Разработка и технология производства заготовленной формовочной машины GSR800 «J». Лесохозяйственное оборудование и деревообрабатывающее оборудование, 2013, 41 (12): 35-37.
'5'Holm J K, Henriksen U B, Hustad J E и др. К пониманию контрольных параметров в производстве древесных гранул хвойных пород и лиственных пород. J.Energy & Fuels, 2006 (20): 2686-2694.
«6'Holm J K, Wand K, Henriksen U B и др. Основы производства гранул биомассы». Европейская конференция и выставка: Биомасса для энергетики, промышленности и защиты климата «C», Вена, 2005.
'7'Holm J K, Henriksen U B, Wand K, et al. Экспериментальная проверка новой модели гранул с использованием единственной единицы пеллетера' J'.Energy & Fuels, 2007 (21): 2446-2449.
'8'Osobov V I. Прессование и гранулирование соломенных материалов и ударной нагрузки'''''Тракторы I Selkhzmachiny, 1970, 40 (6): 21-23.
'9'Larolfe, HEHuff, F.Hsieh.Эффекты размера частиц и переменных обработки по свойствам e в сравнении с рудированным сома-кормом' J'.Journal of Aquatic Food Product Technology, 2001, 10 (3): 21- 33.
'10'Adapa P K, Singh A K, Schoenau G J, et al. Характеристики гранулирования фракционированных мельниц люцерны: Модели твердости «J». Порошковая обработка и проницаемость, 2006, 18 (5), 294-299.
«11» Цао Кан, Цзинь Чжэнъю. Современная технология обработки кормов «М». Шанхай: Издательский дом литературы по науке и технологиям в Шанхае, 2003.
«12» Ву Цзиньфэн, Хуан Цзяньлун, Чжан Вэйгуо и др. Имитированный эксперимент по плотности гранул и экструзионной силе люцерны «Дж». Сделки Китайского общества сельскохозяйственной техники, 2007, 38 (1): 68-71.
«13» Хуан Сяопина, Ван Фансинь, Хуан Вэйлун и др. Оптимизация параметров формования гранул люцерны на основе экспериментального моделирования экструзии «J». Chinese Journal of Agricultural Machinery, 2011, 27 (11): 354-358.
'14'Zhou Xiaojie, Wang Chunguang. Влияние условий сжатия на радиальный удар Pteris vittata' J '. Chinese Journal of Agricultural Machinery, 2009, 40 (2): 115-118.
«15» Ян Цунтай, Чжу Болин, Лю Ханву. Теоретический анализ и экспериментальное исследование брикетирования плунжерного брикетного пресса «J». Китайский журнал сельскохозяйственной техники, 1995, 263 (6): 51-57.
«16» Ши Шицзюань, У Кай, Цзян Айцзюнь. Создание механической модели кольцевого штампа в процессе гранулирования и анализа конечных элементов «J». Механический дизайн и производство, 2011 (1): 38-40.
«17» Чжан Вэй, У Цзиньфэн. Анализ конечных элементов кольцевых структурных отверстий в грануляторах кольцевых гранул «J». Китайский журнал механизации сельского хозяйства, 2007 (6): 25-27.
«18» У Кай, Ши Шицзюань. Механическое моделирование и факторный анализ процесса экструзии гранул гранулирования. J Journal of Agricultural Engineering, 2010, 26 (12): 142-147.
'19' Rehkugler G E, Buchele W F. Биомеханики обработки фуража 'J'. Сделки ASAE, 1969 (52): 1-8.
'20'Bock R G, Puri V M, Manbeck H. B. Моделирование стресса. Релаксационный отклик пшеницы En Masse с использованием трехосного теста'J. 1989, 35 (5): 1701-1708.
«21» Го Канкван. Основа технологии порошковых частиц «М.». Сиань: Northwest University Press, 1995.
'22'Adapa P K.Tabil L. G.Schoenau G J, и др. Характеристики сжатия фракционированных люцернальных дробилок J. Обработка и обработка порошком, 2002, 14 (4): 252-259.
'23'Yang Mingxuan, Li Xuying. Анализ и исследование открытого процесса сжатия травяных материалов. J'.Journal Journal of Agricultural Mechanization Research, 2005 (3): 81-84.
«24» Чжун Цисин, Ци Гуанхай. Механизм грануляции и его влияющие факторы «J». China Feed, 1999 (14): 8-10.
«25» Бай Вэй, Ху Цзяньцзюнь. Экспериментальное исследование и регрессионный анализ холодного компрессионного формования соломенных гранул «J». Henan Science and Technology, 2007, 27 (6): 703-706.
«26» Li Yongkui, Sun Yuexi, Bai Xuewei. Моделирование дискретных элементов «J» однополюсного порообразования порошка кукурузы. Китайский журнал сельскохозяйственной инженерии, 2015, 30 (20): 212-217.
«27» Донг Юпинг, Гао Мингванг, Солнце Цисин. Моделирование конечных элементов формования твердой биомассы «J». Журнал Университета Шаньдун, 2005, 35 (5): 9-13.
Хорошая репутация «28». Линейное моделирование и анализ конечных элементов методом «горячего прессования» биомассы. Цзинань: Шаньдунский университет, 2004.
«29» SHEN Shuyun. Исследование модели кольца для формования частиц биомассы «D». Цзинань: Шаньдунский университет, 2008.
'30'Iindley J A, Vossoughi M. Физические свойства бриокеток биомассы .J. Сделки ASAE, 1989, 32 (2): 361-366.
'31'Kaliyan N, Morey R V. Естественные связующие вещества и механизмы связывания сплошного мостика в брикетах и гранулах, изготовленных из компоста и переключателя grass'J'. Biore source Technology, 2011 (101): 1082-1090.
«32» Го Канцюань, Чжао Донг. Деформация и комбинированная форма частиц при прессовании формовочного материала «J». Journal of Agricultural Engineering, 1995, 11 (1): 138-143.
«33» Сюй Гуанъин, Шен Шэнцян, Ху Цзяньцзюнь и др. Экспериментальное исследование изменения микроструктуры соломы с холодным компрессионным формованием. Acta Solar, 2010, 33 (3): 273-278.
«34» Тянь Лую, Хоу Чжэндун, Сюй Ян. Исследование микроструктуры кукурузного соломообразующего блока «Дж». Китайский журнал сельскохозяйственной техники, 2011, 42 (3): 105-108.
'35' Huoli Li, Tian Yishui. Механизм микроскопического образования частиц частиц биомассы J '. Chinese Journal of Agricultural Engineering, 2011, 27 (1): 21-25.
«36» Xing Xianjun, Hu Yunlong, Ma Peiyong и др. Микро-механизм частиц биомассы «J». Возобновляемая энергия, 2015, 33 (5): 921-925.
«37» Шэн Куйчуань, Ву Цзе. Исследование прогресса в механизме физического качества и формирования биомассового топлива. Журнал «Сельскохозяйственная инженерия», 2004, 20 (2): 242-245.
«38» Ци Цзин, Ю. Хунлян. Микроскопическое наблюдение механизма формирования частиц биомассы рисовой шелухи «J». Ляонинские сельскохозяйственные науки, 2009 (6): 49-50.
«39» WU Yun-yu, DONG Yu-ping, WU Yun-rong. Микро-механизм затвердевания биомассы «J». Chinese Journal of Solar Energy, 2011, 32 (2): 268-271.
