在秸稈的壓縮成形過程中,研究并了解壓力與密度之間的關系、成型塊壓縮成型所需的能量是非常重要的,它關系到模具的設計要求和柱塞所需的作用力。目前,國內外對于軟莖稈的壓縮特性研究報道較多,但對棉稈等木質化較高的硬莖稈,其高密度壓縮成型的特性研究很少。因此,本章主要試驗分析棉稈高密度壓縮成型的規律,探討壓縮過程中壓力與密度之間的關系,研究壓力、粒度和含水率等因素的變化對壓縮能耗的影響。
農作秸稈經過
秸稈壓塊機的壓縮過程分析如下:
對秸稈在壓塊機模具內壓縮過程的分析有助于了解成型的內部機理,為探討壓縮過程中壓力、密度和變形的變化規律奠定基礎。傳統研究都認為,秸稈在環模壓縮過程中,是在一定壓力或溫度下.通過秸稈的塑性變形和其本身的木質素軟化固化成型的,但對成型過程的壓力和變形的變化規律未作深入分析,富通新能源生產銷售的秸稈壓塊機、秸稈顆粒機專業壓制生物質成型燃料。
Faborode和O'Callaghan (1986)根據壓縮過程中彈性力和慣性力的變化規律,采用一個無量綱參數—柯西數(慣性力和彈性力的比值)將秸稈物料在閉模內的壓縮過程分為兩個階段。一個階段為疏松階段,物料在壓縮過程排出空氣,慣性力占優勢;另一個階段為致密階段,物料發生彈性變形,彈性力占優勢,與Faborode和O'Callaghan豹觀點接近一致,根據壓力、密度和變形的變化規律也得出,物料在閉模壓縮過程中分“松散”階段和“壓緊一階段兩個階段。
在對開模內物料連續壓縮的研究中,認為,物料在一個壓縮循環中經歷了預壓緊一彈性變形一塑性變形一保型一應力松弛一彈性恢復這樣一個成型周期。早期研究壓力與密度的變化規律得出開模內物料的壓縮過程有“松散”和“壓緊”兩個階段,但最近采用信號分析方法進行的試驗研究中,通過壓力和變形的變化規律得出壓縮過程存在明顯的三個階段:第一階段壓力和變形最大,第二階段變形最小,發生應力松弛,第三階段彈性恢復變形又逐漸增大。
與上述的階段分析不同,從微觀的角度對玉米秸稈粉粒體的壓縮成型過程進行了粒子結構的分析。他根據壓縮過程粒子變形的二向平均徑及結合形式認為,植物材料在壓縮成型時,先是在垂直于最大主應力的方向,粒子以相互嚙合形式結合;接著在沿著最大主應力方向上,粒子以相互貼合形式結合。