生物质固化成型有限元研究及平模成型机压辊特性分析
发布时间：2020-12-25 15:46
能源是人类社会生存、国民经济发展的必备资源和重要战略物资。我国经济的快速发展已经带来能源短缺和严重的环境污染问题,因此,寻求和开发适合我国国情的可再生能源及化石能源替代品迫在眉睫。我国生物质资源十分丰富,研究开发生物质高效利用技术对促进能源结构改善,保证未来能源供应,提升我国农村经济发展水平和环境质量,建设和谐社会具有重要意义。生物质固化成型技术是生物质能转换技术研究的一个重要分支,对开发利用我国丰富的生物质资源具有重要意义。黑龙江作为我国重要的粮食生产基地,农林废弃物资源丰富,但闲置现象较为严重。本文以“863”科技项目“斜板槽式低能耗精控加热型生物质快速裂解制生物燃油及混合乳化燃料新技术”和黑龙江省重点项目“生物质成型燃料制造关键技术”为依托,以生物质秸秆为研究对象,进行了固化成型的实验研究,考察了不同原料粒度、不同含水率、不同模具长径比、不同模孔开口锥度等主要因素对成型制品的压缩密度的影响；具体分析了不同因素对固化成型的影响规律,并对秸秆压缩成型过程的松散、过渡和压紧三个阶段的压力与压缩密度关系进行回归分析,得出拟合方程。生物质固化成型过程表现为非线性问题,用非线性有限元理论对生...
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：105 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 生物质能开发利用的必要性
1.1.1 最古老的能源——生物质能
1.1.2 生物质能利用特征
1.1.3 生物质能开发利用现状
1.1.4 我国生物质能开发利用的重要意义
1.2 生物质固化成型燃料开发利用
1.2.1 国内外生物质固化成型燃料生产和应用情况
1.2.2 我国生物质固化成型燃料的发展潜力及趋势
1.2.3 国内外生物质固化成型理论研究现状
1.3 本文研究的目的、意义及主要内容
2 生物质燃料固化成型技术和成型实验研究
2.1 生物质固化成型工艺
2.2 生物质固化成型设备
2.3 生物质固化成型机理
2.4 生物质成型的主要影响因素
2.4.1 生物质种类
2.4.2 成型压力
2.4.3 原料粉碎粒度
2.4.4 原料含水率
2.4.5 加热温度
2.5 生物质常温固化成型实验研究
2.5.1 实验目的与指标
2.5.2 实验设备
2.5.3 实验原料准备
2.5.4 含水率的测定
2.5.5 实验内容及测试方法
2.5.6 实验结果及分析
2.6 本章小结
3 生物质固化成型有限元分析
3.1 数值分析方法
3.1.1 有限差分法
3.1.2 边界元法
3.1.3 有限元法
3.2 非线性有限元基础理论
3.2.1 非线性问题的计算方法
3.2.2 屈服条件
3.2.3 后继屈服条件和强化规律
3.2.4 流动法则
3.2.5 加载和卸载准则
3.2.6 弹塑性有限元方程
3.3 秸秆压缩成型过程的有限元分析
3.3.1 基本方程和求解方法
3.3.2 坐标系统
3.3.3 张量描述
3.3.4 运动方程
3.3.5 秸秆压缩的基本方程
3.3.6 虚功方程
3.4 本章小结
4 生物质固化成型有限元模拟
4.1 ANSYS有限元软件
4.1.1 ANSYS软件的应用
4.1.2 ANSYS软件的特点
4.1.3 ANSYS分析的基本过程
4.2 基于ANSYS的秸秆压缩成型过程的有限元模拟
4.2.1 确定求解问题的分析类型
4.2.2 利用ANSYS进行前处理
4.2.3 施加约束条件及载荷
4.2.4 有限元处理结果分析
4.3 成型区生物质的温度场模拟
4.3.1 几何模型的确定
4.3.2 材料参数的确定
4.3.3 单元选取和网格划分
4.3.4 施加载荷
4.3.5 温度场分布
4.4 模具成型孔结构应力仿真
4.4.1 模型的提取
4.4.2 建模及仿真
4.5 本章小结
5 平模成型机压辊特性分析
5.1 平模成型机的工作原理
5.2 压辊力学分析
5.3 压辊运动分析
5.4 压辊纯滚动设计条件
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]环模制粒机中环模结构型孔的有限元分析[J]. 张炜,吴劲锋. 中国农机化. 2009(02)
[2]蜂窝状生物质燃料固化成型有限元分析[J]. 孙清,白红春,赵旭,易维明. 农业机械学报. 2009(02)
[3]生物质能及应用技术[J]. 丛璐,徐有宁,韩作斌. 沈阳工程学院学报(自然科学版). 2009(01)
[4]生物质能发展现状及前景分析[J]. 肖亮,宋国华. 中国环境管理干部学院学报. 2008(04)
[5]玉米秸秆成型燃料孔隙率对燃烧效果的影响[J]. 刘圣勇,王晓东,王智展,武少菁,苏超杰,华磊. 河南农业大学学报. 2008(06)
[6]国内外生物质能开发利用的研究进展[J]. 刘晓娟,殷卫峰. 洁净煤技术. 2008(04)
[7]英国发展生物能源的政策及启示[J]. 张永宁,陈磊. 化学工业. 2007(06)
[8]欧洲生物质能源开发利用现状和经验[J]. 钱能志,尹国平,陈卓梅. 中外能源. 2007(03)
[9]生物质压缩颗粒的燃烧特性[J]. 王惺,李定凯,倪维斗,李政,张鹤丹. 燃烧科学与技术. 2007(01)
[10]国外生物质能开发利用政策[J]. 张希良,岳立,柴麒敏,张成龙. 农业工程学报. 2006(S1)
博士论文
[1]制粒环模磨损失效机理研究及优化设计[D]. 吴劲锋.兰州理工大学 2008
[2]新鲜草物料压缩过程的流变学研究[D]. 杜健民.内蒙古农业大学 2005
硕士论文
[1]筒辊磨工作载荷研究及压辊与滚筒的有限元分析[D]. 程佰兴.吉林大学 2008
[2]玉米秸秆不同部分层状燃烧及NO生成特性的试验研究[D]. 王大伟.哈尔滨工业大学 2007
[3]HPB-Ⅳ型生物质成型机改进设计与试验研究[D]. 赵伟利.河南农业大学 2007
[4]HPB-Ⅳ型液压式生物质（秸秆）成型机的设计及试验研究[D]. 翁伟.河南农业大学 2006
[5]HPB-Ⅲ型生物质成型机节能降耗试验研究[D]. 杨波.河南农业大学 2006
[6]生物质燃料致密成型参数的研究[D]. 李美华.北京林业大学 2005
[7]玉米秆碎料模压成型制品尺寸稳定性的研究[D]. 程佩芝.北京林业大学 2005
[8]草物料的含水率对压缩过程影响的试验研究[D]. 殷洪霞.内蒙古农业大学 2005
[9]秸秆切碎及压缩成型特性与设备研究[D]. 钱湘群.浙江大学 2003
[10]蜂窝状生物质燃料及其生产设备的研制[D]. 陈学军.河南农业大学 2002
本文编号：2937949
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：105 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 生物质能开发利用的必要性
1.1.1 最古老的能源——生物质能
1.1.2 生物质能利用特征
1.1.3 生物质能开发利用现状
1.1.4 我国生物质能开发利用的重要意义
1.2 生物质固化成型燃料开发利用
1.2.1 国内外生物质固化成型燃料生产和应用情况
1.2.2 我国生物质固化成型燃料的发展潜力及趋势
1.2.3 国内外生物质固化成型理论研究现状
1.3 本文研究的目的、意义及主要内容
2 生物质燃料固化成型技术和成型实验研究
2.1 生物质固化成型工艺
2.2 生物质固化成型设备
2.3 生物质固化成型机理
2.4 生物质成型的主要影响因素
2.4.1 生物质种类
2.4.2 成型压力
2.4.3 原料粉碎粒度
2.4.4 原料含水率
2.4.5 加热温度
2.5 生物质常温固化成型实验研究
2.5.1 实验目的与指标
2.5.2 实验设备
2.5.3 实验原料准备
2.5.4 含水率的测定
2.5.5 实验内容及测试方法
2.5.6 实验结果及分析
2.6 本章小结
3 生物质固化成型有限元分析
3.1 数值分析方法
3.1.1 有限差分法
3.1.2 边界元法
3.1.3 有限元法
3.2 非线性有限元基础理论
3.2.1 非线性问题的计算方法
3.2.2 屈服条件
3.2.3 后继屈服条件和强化规律
3.2.4 流动法则
3.2.5 加载和卸载准则
3.2.6 弹塑性有限元方程
3.3 秸秆压缩成型过程的有限元分析
3.3.1 基本方程和求解方法
3.3.2 坐标系统
3.3.3 张量描述
3.3.4 运动方程
3.3.5 秸秆压缩的基本方程
3.3.6 虚功方程
3.4 本章小结
4 生物质固化成型有限元模拟
4.1 ANSYS有限元软件
4.1.1 ANSYS软件的应用
4.1.2 ANSYS软件的特点
4.1.3 ANSYS分析的基本过程
4.2 基于ANSYS的秸秆压缩成型过程的有限元模拟
4.2.1 确定求解问题的分析类型
4.2.2 利用ANSYS进行前处理
4.2.3 施加约束条件及载荷
4.2.4 有限元处理结果分析
4.3 成型区生物质的温度场模拟
4.3.1 几何模型的确定
4.3.2 材料参数的确定
4.3.3 单元选取和网格划分
4.3.4 施加载荷
4.3.5 温度场分布
4.4 模具成型孔结构应力仿真
4.4.1 模型的提取
4.4.2 建模及仿真
4.5 本章小结
5 平模成型机压辊特性分析
5.1 平模成型机的工作原理
5.2 压辊力学分析
5.3 压辊运动分析
5.4 压辊纯滚动设计条件
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]环模制粒机中环模结构型孔的有限元分析[J]. 张炜,吴劲锋. 中国农机化. 2009(02)
[2]蜂窝状生物质燃料固化成型有限元分析[J]. 孙清,白红春,赵旭,易维明. 农业机械学报. 2009(02)
[3]生物质能及应用技术[J]. 丛璐,徐有宁,韩作斌. 沈阳工程学院学报(自然科学版). 2009(01)
[4]生物质能发展现状及前景分析[J]. 肖亮,宋国华. 中国环境管理干部学院学报. 2008(04)
[5]玉米秸秆成型燃料孔隙率对燃烧效果的影响[J]. 刘圣勇,王晓东,王智展,武少菁,苏超杰,华磊. 河南农业大学学报. 2008(06)
[6]国内外生物质能开发利用的研究进展[J]. 刘晓娟,殷卫峰. 洁净煤技术. 2008(04)
[7]英国发展生物能源的政策及启示[J]. 张永宁,陈磊. 化学工业. 2007(06)
[8]欧洲生物质能源开发利用现状和经验[J]. 钱能志,尹国平,陈卓梅. 中外能源. 2007(03)
[9]生物质压缩颗粒的燃烧特性[J]. 王惺,李定凯,倪维斗,李政,张鹤丹. 燃烧科学与技术. 2007(01)
[10]国外生物质能开发利用政策[J]. 张希良,岳立,柴麒敏,张成龙. 农业工程学报. 2006(S1)
博士论文
[1]制粒环模磨损失效机理研究及优化设计[D]. 吴劲锋.兰州理工大学 2008
[2]新鲜草物料压缩过程的流变学研究[D]. 杜健民.内蒙古农业大学 2005
硕士论文
[1]筒辊磨工作载荷研究及压辊与滚筒的有限元分析[D]. 程佰兴.吉林大学 2008
[2]玉米秸秆不同部分层状燃烧及NO生成特性的试验研究[D]. 王大伟.哈尔滨工业大学 2007
[3]HPB-Ⅳ型生物质成型机改进设计与试验研究[D]. 赵伟利.河南农业大学 2007
[4]HPB-Ⅳ型液压式生物质（秸秆）成型机的设计及试验研究[D]. 翁伟.河南农业大学 2006
[5]HPB-Ⅲ型生物质成型机节能降耗试验研究[D]. 杨波.河南农业大学 2006
[6]生物质燃料致密成型参数的研究[D]. 李美华.北京林业大学 2005
[7]玉米秆碎料模压成型制品尺寸稳定性的研究[D]. 程佩芝.北京林业大学 2005
[8]草物料的含水率对压缩过程影响的试验研究[D]. 殷洪霞.内蒙古农业大学 2005
[9]秸秆切碎及压缩成型特性与设备研究[D]. 钱湘群.浙江大学 2003
[10]蜂窝状生物质燃料及其生产设备的研制[D]. 陈学军.河南农业大学 2002
本文编号：2937949
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