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粉碎玉米秸稈含水率對(duì)冷態(tài)壓縮成型壓力的影響
（作者未知） 2010/8/15
摘要:本文采用WDW-5微機(jī)控制電子式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)對(duì)不同含水率的粉碎玉米秸稈進(jìn)行常溫壓縮成型試驗(yàn),得到了不同含水率玉米秸稈壓縮成型曲線(xiàn),并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果進(jìn)行了分析;同時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,含水率越低,最大壓強(qiáng)越大,比能耗也越大,為玉米秸稈冷態(tài)成型技術(shù)的進(jìn)一步研究提供了基礎(chǔ)參數(shù)。
關(guān)鍵詞:玉米秸稈;冷態(tài)壓縮成型;含水率
Abstract：The experiments on cold state compaction of chopped corn stalks with different percentage of moisture were conducted by WDW－5 electron universal testing machine. The curves of compression moulding were obtained; the experimental datas and results were analysed, and the results show that the smaller the percentage of moisture, the bigger the intensity of pressure and consumed energy correspondingly. All of these are the basis parameters for further research on cold state compaction of corn stalks.
Key words：corn stalk；cold state compaction；percentage of moisture
1引 言
生物質(zhì)是一種年產(chǎn)量相對(duì)穩(wěn)定的可再生能源。全世界總能耗約14%來(lái)自生物質(zhì)能,在發(fā)展中國(guó)家它占總能耗的35%,我國(guó)農(nóng)村所占比例更大,約為71%。[1]我國(guó)每年產(chǎn)出的農(nóng)作物秸稈達(dá)6億多t,居世界首位。[2]在秸稈中玉米秸稈占有較大比例。吉林省地處世界黃金玉米帶,61%的耕地種植玉米。2008年統(tǒng)計(jì),玉米秸稈產(chǎn)量達(dá)2 250萬(wàn)t。[3]
玉米秸稈收獲期含水率較高,且含水率是其壓縮成型過(guò)程中需要控制的一個(gè)重要參數(shù)。因此,本試驗(yàn)主要研究的是含水率對(duì)顆粒成型、成型塊品質(zhì)的影響,為粉碎玉米秸稈壓縮成型提供一定參考。
2材料與方法
2.1試樣準(zhǔn)備
本試驗(yàn)采用吉林市郊區(qū)提供的本年度成熟玉米秸稈。其步驟是:首先進(jìn)行自然干燥,在實(shí)驗(yàn)室放置兩周;然后利用5Fs-50型粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎,并將粉碎后的秸稈顆粒進(jìn)一步自然風(fēng)干20天左右,達(dá)到含水量17.5%以下;再對(duì)粉碎秸稈進(jìn)行篩分,使切碎秸稈的粒度大小為5mm～10mm;最后進(jìn)行配水實(shí)驗(yàn),取原料30g,通過(guò)計(jì)算每次加水量,使原料含水率分別控制在8%、12%、16%、20%和24%,然后按照物料含水率分別封存于寫(xiě)有標(biāo)記的黑塑料袋內(nèi)。
2.2試驗(yàn)裝置
本實(shí)驗(yàn)采用濟(jì)南試金集團(tuán)有限公司制造(如圖1所示)WDW-5微機(jī)控制電子式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī),根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要選擇不同類(lèi)型探頭,力和位移可通過(guò)力傳感器(型號(hào)分別為GS-1A和SSLY-50)和位移傳感器實(shí)施采集并傳至微機(jī),精度±0.1%,實(shí)驗(yàn)壓力測(cè)量范圍為1kN～50kN。
試驗(yàn)采用自行設(shè)計(jì)的鋼質(zhì)圓筒模具,內(nèi)徑分別為15 cm,模具長(zhǎng)徑比為4.16,模具開(kāi)口錐度為45°。
稱(chēng)重采用上海天平儀器廠(chǎng)生產(chǎn)的型號(hào)為HANGPING JA5003的電子分析天平。
2.3試驗(yàn)方法與過(guò)程
壓縮成型試驗(yàn)在常溫下進(jìn)行,試樣未添加粘合劑,壓縮速度為20 mm/min(恒速),并獲得相應(yīng)的最大壓縮密度,保壓2min～3 min。
將套筒模具置于壓力機(jī)下空間平臺(tái)上,用電子天平稱(chēng)出相應(yīng)含水率的粉碎玉米秸稈顆粒的質(zhì)量,然后將其慢慢倒入套筒模具中。待裝滿(mǎn)后,打開(kāi)電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī),點(diǎn)擊電腦上數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),將壓縮速度設(shè)置為20 mm/min。依次對(duì)五種不同含水率的試樣進(jìn)行壓縮試驗(yàn),每次實(shí)驗(yàn)連續(xù)加壓至設(shè)定的額定壓力。
3試驗(yàn)結(jié)果與分析
采用Matlab軟件,對(duì)不同含水率的粉碎玉米秸稈的壓縮成型試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,獲得圖2所示的壓強(qiáng)與變形之間的變化曲線(xiàn)。
由壓縮成型曲線(xiàn)可得出:含水率越低,最大壓強(qiáng)越大,比能耗也越大。這是由于當(dāng)含水率較低時(shí),顆粒相互結(jié)合受到的阻力較大,故比能耗較大。
在壓縮成型的初期,粉碎玉米秸稈顆粒之間有較大的空隙,在壓力的作用下顆粒相互填充空隙并相互移動(dòng)（未完，下一頁(yè)）
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