生物质热压成型温度场分布规律

【目的】探讨单柱塞式生物质成型机生物质热压成型时成型块截面温度场分布情况,为生物质热压成型工艺研究提供参考。【方法】以废弃松木锯屑为试验原料,利用自主研制的单柱塞式生物质成型机,采用成型套筒加热方式,以成型套筒加热温度、原料含水率、单柱塞式生物质成型机电机频率为试验因素设计三因素五水平正交试验,成型套筒加热温度分别设定为155、170、185、200和215℃,原料含水率分别调至10%、12%、14%、16%和18%,单柱塞式生物质成型机电机频率分别设定为14、16、18、20和22 Hz。运用方差分析法分析各成型块整体密度以及成型块截面平均温度、最高温度、中心点温度受不同成型套筒加热温度、原料含水率、单柱塞式生物质成型机电机频率的影响程度;建立多元回归模型,得出成型块整体密度以及成型块截面平均温度、最高温度、中心点温度分别与成型套筒加热温度、原料含水率、单柱塞式生物质成型机电机频率的多元回归模型,并得到经过有效简化的各多元回归模型;分别建立一次、二次、三次多元回归模型,通过对比不同模型的拟合效果,得到成型块整体密度与截面温度场分布的最佳数学模型。【结果】对于成型块整体密度和中心点温度,其主次影响因素依次为原料含水率、单柱塞式生物质成型机电机频率和成型套筒加热温度;对于平均温度,其主要影响因素为成型套筒加热温度和原料含水率,次要影响因素为单柱塞式生物质成型机电机频率;对于最高温度,其主次影响因素依次为成型套筒加热温度、单柱塞式生物质成型机电机频率和原料含水率。各简化多元回归模型与原多元回归模型误差均小于1. 5%。得到以生物质成型块整体密度为因变量,以成型块截面平均温度、最高温度、中心点温度为自变量的最佳多元回归模型。【结论】在生物质热压成型实际应用中,成型块截面温度场分布对生物质成型质量影响颇深,本研究探究实际试验中生物质热压成型温度场分布规律,通过分析建模发现成型块整体密度与截面温度场分布存在数学关系,可为后续生物质研究拓宽思路。     

稻壳生物质能源颗粒生产工艺

文章以稻壳作为生产原料,利用环模成型设备制备生物质能源颗粒,通过单因素试验对不同原料粒度、含水率和环模压缩比对稻壳颗粒的成型率和密度进行研究。结果表明:原料粒度对颗粒成品的成型率和密度没有显著影响,原料含水率和环模压缩比对成型率和密度影响显著。同时采用正交试验设计得出稻壳生物质能源颗粒的最优化生产工艺为:原料含水率12%、环模压缩比1:5.5、原料粒度≤7 mm。     

红松球果和木屑制备颗粒燃料成型工艺研究

以红松球果脱种剩余物和木屑为原料,利用成型设备加工生物质颗粒燃料。通过单因素试验,研究筛分粒径、原料混合比例、含水率和环膜压缩比等因素对成型燃料密度的影响;研究表明:确定加工生物质颗粒的最佳工艺条件,筛分粒径1.4,混合比例1∶7,含水率12%,环模压缩比5.5∶1,在此工艺条件下,颗粒燃料密度为1.201 g/cm~3。     

生物质致密成型技术和设备研究

从农村生物质能源的利用角度出发,介绍了生物质致密成型技术及设备的国内外研究现状.指出了当前我国生物质致密成型技术和设备存在的问题,对其工艺、技术的发展趋势做了阐述,介绍了原料预处理的两种方法:蒸汽爆破法和木质纤维材料苄基塑化法.     

响应面法分析优化晚松生物质成型燃料制备工艺

晚松在生物质能源利用方面具有优良的性能,笔者以晚松生物质成型燃料的密度为主要研究对象,探讨温度(A)、含水率(B)、颗粒平均直径(C)、压力(D)4个因素及因素间交互作用对密度的影响,通过响应面优化法得到了晚松生物质成型燃料的密度取极大值时所对应的较佳制备工艺,并验证在此制备工艺下的抗碎强度是否达到要求。结果表明:温度、含水率、颗粒平均直径、压力4个因素对晚松生物质成型燃料密度的影响都达到极显著水平,交互项AB、AC、BC的影响也达到极显著水平,各因素都是通过对晚松颗粒的流动性产生影响,进而对成型燃料密度产生交互作用。晚松生物质成型燃料密度取极大值时对应的较佳工艺为:温度131℃,含水率10.42%,颗粒平均直径1.0 mm,压力65 MPa;在此条件下得到的成型燃料平均密度约为1.02 g/cm3,平均抗碎强度为98.86%,达到生物质成型燃料标准的要求。     

林业剩余物棒状燃料的成型技术研究

对不同林业剩余物的棒状燃料的成型技术进行研究,重点分析进料间隙和进料速度对不同材性、粒度的林业剩余物的成型效果.结果表明：1）所有的林业剩余物只要将其含水率控制在15％～25％之间,最大粒度的宽、厚规格不超30 mm,通过调整进料间隙和速度均可加工成棒状燃料.2）进料间隙与原料粒度呈负相关,进料速度又与进料间隙呈负相关.即木屑、竹屑等粒度小的物料进料间隙要大,可调至4～5 mm,进料速度应控制在中速或中速以下（电机频率为6Hz或6 Hz以下）;而杂灌、油茶果壳等粒度较大的物料进料间隙要小,可调至1～3 mm,进料速度应控制在较高速或高速间（电杌频率为8～11 Hz）.3）成型燃料的密度取决于成型时的压力.通过选用孔长径比大的环模或控制进料间隙和进料速度来调节成型时的压力,可使不同林业剩余物的棒状燃料密度达到1 g/cm3以上.4）原料的物质组成和性质是成型燃料热值的决定因素.锯末、竹屑的棒状燃料热值在4 000 kcal/kg左右,而杂灌和油茶果壳一般在4 000 kcal/kg以下.     

农业废弃物秸秆成型试验研究

以四川盛产的玉米秸秆、稻草秸秆、油菜为原料,采用环模生物质秸秆成型机,对秸秆含水率、秸秆种类等对成型密度影响因素进行了研究。结果发现,原料含水率在18%~22%时成型效果最佳,成型密度接近或大于1.05 g·cm~(-3)。稻草秸秆:玉米秸秆:油菜秸秆比例为2∶2∶1时,成型效果好,且不易堵塞成型机。在室温条件下放置两周后,成型秸秆变形小。     

木屑压缩成型颗粒圆周表面形貌分形参数研究

精确地表达生物质成型颗粒圆周表面粗糙形貌是生物质成型机关键部件摩擦磨损机理分析及磨损预测研究的关键.选择原料为混合木屑的生物质成型颗粒,在直径6 mm、颗粒度1-3 mm、含水率11％、密度1.2 g/cm3的条件下,测出其圆周表面形貌及轮廓数据,利用成型颗粒圆周表面粗糙形貌所具有的统计自相似性和标度不变特性,采用盒子...     

套筒加热方式对锯屑致密成型的影响

【目的】探究锯屑成型过程中成型套筒加热方式对成型燃料松弛密度、成型压力和耐久度的影响,优化成型套筒加热方式中加热温度和含水率的选择,寻找合理工艺参数,为生产实际提供参考。【方法】1)单因素设计:以含水率10%、12%、14%、16%和18%的锯屑为原料,分别取加热温度为AT(环境温度)、50、75、100、125、150、175、200、225和250℃,采用自制单柱塞成型试验机制备成型燃料,研究加热温度和含水率对成型燃料松弛密度、成型压力和耐久度的影响。2)二次回归通用旋转组合设计:根据单因素试验结果,确定试验点,建立松弛密度和成型压力数学回归模型,绘制加热温度和含水率的响应面图,分析加热温度和含水率的交互作用对成型燃料松弛密度和成型压力的影响。【结果】1)成型燃料含水率为10%时,温度高于200℃可成型,且成型压力大于95.74 MPa;18%含水率时,成型燃料表面多裂纹,易破损,成型效果差。2)温度75~175℃时,成型燃料表层出现炭化,并随着温度升高表层炭化颜色逐渐加深;当温度达到200℃以上时,成型效果下降明显。3)随着温度从75℃升至225℃,不同含水率成型燃料的成型压力总体呈下降趋势。4)不同含水率成型燃料在75~200℃条件下,耐久度无明显差异;温度达到200℃以上时,耐久度下降明显。5)ANOVA分析结果表明,松弛密度和成型压力数学回归模型P均小于0.001,模型回归方程极显著,R2分别为0.97和0.99(均大于0.8),方程与试验拟合良好。【结论】1)成型套筒加热方式可以有效降低成型压力,从而降低成型能耗。2)采用套筒加热方式,锯屑在含水率14%附近时成型效果最佳,适宜生产高密度成型燃料。3)松弛密度达到中密度成型燃料标准(0.7 g·cm-3)、耐久度达到90%以上时,成型压力最小的参数水平为加热温度200℃、含水率12%。     

芒草成型燃料工业化生产影响因素的研究

以江西鄱阳湖地区大量未开发利用的芒草为原料,采用新型机制木炭制棒机,就芒草的含水率、粉碎粒径和加热温度等因素对成型燃料松弛密度、抗水性、抗跌碎性的影响进行了研究.研究表明,原料含水率和加热温度对成型燃料的松弛密度和抗水性有着显著的影响;原料的含水率和粉碎粒径对成型燃料的抗跌碎性有着显著的影响.当含水率在7%-12%范围内,原料均很容易压缩成型,成型密度均能超过或接近1g/cm3.不同的成型设备,温度的测量部位不同,因此加热温度和原料的粉碎粒径要根据设备本身的特点进行调节.     

低密度纤维成形体制造方法及其工艺的研究

用常规热压法和微波热压法制造低密度纤维成形体,并对不同单体的低密度纤维成形体的产品性能进行比较、分析,探索出了较佳低密度纤维成形体的制造方法;通过正交试验,得出了低密度纤维成形体的最佳生产工艺。密度为0.2g/cm3的纤维成形体,其静曲强度和弹性模量分别可达0.5MPa和46.5MPa,吸水厚度膨胀率为5.1%,最大吸水量可达到本身重量的5倍。     

New monitoring concept of moisture content distribution in wood during RF/vacuum drying

A new method for monitoring moisture content during radio-frequency (RF)/vacuum drying was developed by measurement of temperature and pressure in wood. Temperature and pressure inside the wood were measured simultaneously during RF/vacuum drying at the same point. The relative humidity (RH) and moisture content (MC) below the fiber saturation point (FSP) were calculated based on temperature and pressure, and the relationship between the temperature, RH, and equilibrium moisture content (EMC) at the measurement point. When the moisture content was below the FSP, the calculated MC was slightly greater than the value given by oven drying. The absolute error was within 0.8% near the open cross side, and was within 1.8% at another measurement point. Thus, we concluded that it was practicable to monitor the moisture content below the FSP according to the temperature and pressure inside the wood. Part of this study was presented at the 15th Annual Meeting of the Chugoku Shikoku Branch of the Japan Wood Research Society, Higashi-Hiroshima, Japan, September 2003     

压力脉动固态发酵绿色木霉SD-10生产纤维素酶的研究

研究了压力脉动固态发酵反应器内环境参数的周期性变化以及这些周期性的环境刺激对于固态培养的绿色木霉发酵的影响.研究结果表明:在这种反应器中,在空气压力脉动的带动下,反应器内的温度和空气湿度也会发生较大幅度的周期性变化,变化的周期和空气压力脉动的周期相同,变化的幅度随着压力脉动的幅度增大而增加 ;在外界周期刺激的条件下,试验表明最佳发酵条件最适压力脉动条件为低压0.05MPa,高压0.15MPa, 原料含水量60%. 纤维素酶的酶活力达1600IU/g,压力脉动反应器CMCase酶活比浅盘发酵罐提高了2倍.     

杉木积成材制造工艺研究

研究以杉木制材板皮为原料，采用梳解加工法制造杉木积成材的制板工艺。结果表明，密度为0．6g／cm^3，厚为16mm的杉木积成材，其较佳制造工艺为木束条含水率6％-9％，施胶量8％-9％，热压压力2．0MPa，热压温度160℃。热压时间10min。     

木材含水率测试技术水平及其前景

木材含水率是影响木材性质和使用的重要因素。准确而迅速地测试木材含水率一直是重要的研究课题。目前使用的各种测试方法依据的原理不同,其应用范围和受环境因素(例如温度、树种、电源等)影响的程度也不同。本文对常用的电阻法和电容法受温度、密度、树种等影响的情况进行了对比分析,指出了木材含水率测试技术的发展趋势,并介绍了我国在木材含水率检测方面开展科研工作及推广应用的情况。     

单板含水率环形表面电阻检测法的研究

本文提出利用定压力、环形点、表面接触式探头、以单板表面电阻为表征其含水率参量,配合计算机系统,实现单板含水率及其分布特征的快速、无损检测新方法。     

Thermoplastic flow behavior of steamed wood flour under heat and compression

In this study the thermoplastic flow behavior of steamed wood flour was investigated. First it was demonstrated that steamed Japanese beech flour flowed out of the nozzle under compression at high temperature in a thermal flow test with a capillary rheometer. The effects of the steaming temperature, steaming time, compressive pressure, and moisture content of wood flour on the thermal flow temperature were examined. It was shown that the higher the steaming temperature and compressive pressure, the lower the thermal flow temperature. Also, the thermal flow temperature of the sample steamed at 200°C for 20 min became lowest and increasingly higher over time. Furthermore, the thermal flow temperature became linearly low with increasing moisture content of the sample under 15%, whereas it became essentially constant over 15%. It is clarified that compressive pressure and moisture content as well as the steaming conditions profoundly affect the thermoplastic flow behavior of steamed wood flour.     

Dependence of the water vapor diffusion coefficient of aspen (Populus spec.) on moisture content

Summary The dependence of the diffusion coefficient of water in aspen (Populus sp.) on moisture content over the range of 0 to 18 percent moisture content at 43 °C was determined. The method requires a series of adsorption experiments and application of a numerical method for solving the diffusion equation with a moisture-content-dependent diffusion coefficient. The diffusion coefficient was found to increase exponentially with moisture content. The numerical method includes variable boundary conditions, as defined by the surface emission coefficient, so that the effect of surface equilibrium moisture content can be examined. The experimental moisture content-time curves can be predicted by the numerical method and showed an average deviation of 0.2 percent moisture content with the largest deviation being 0.7 percent moisture content. Practical implications and uses of the information derived from the numerical method are also discussed.This research was partially funded under the USDA Competitive Grant program     

中密度纤维板热压中VDP影响因素的控制系统研究

中密度纤维板的剖面密度形成于热压过程,影响剖面密度的热压温度、热压压力、压机速度以及压板间距和板坯含水率,也是连续热压控制过程中的主要控制对象.本文通过不同的检测手段对其影响因素进行检测,建立以PLC为控制核心的MDF连续热压控制系统.并对热压温度参数、热压压力参数进行模糊PID控制,从而有效地生产出符合要求的高质量中密度纤维板.     

冷等离子体和2D树脂基防护剂对毛竹材的防护效果

采用滑动弧冷等离子体对竹条和圆竹筒进行处理,并将处理后的样品进行复合型防护药剂加压浸渍处理.采用质量增加率、平衡含水率、湿胀率以及竹条和竹筒的抗压强度等指标来考察防护药剂处理后对竹材性能的影响,并观察竹条和圆竹筒防护处理后的发霉情况.实验结果表明,竹条和圆竹筒表面在加压条件下对二羟甲基二羟乙基乙烯脲(2D树脂)+戊唑醇...