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生物质固化成型的能量微观机理

2020-05-09
从能量方面来说,木屑颗粒机压缩成型过程中,分子的表面能发挥作用。表面自由能就是产生单位面积无应力表面所需要的能量。生物质颗粒内部分子A处在均匀分布场中,受力均匀,但表面分子B由于处在不均匀分布场中,当生物质颗粒燃料紧密接触时,要克服生物质颗粒表面能做功,这就需要外界对其提供能量(如加热、压力做功等宏观能量手段),压缩成型后颗粒会储存部分外力做功的能量,这从一个侧面说明了固化成型后的生物质燃料能量密度提高。 根据机械接触几何模型对成型过程的描述,颗粒机挤压过程中生物质颗粒在垂直于主应力Fi的平面上延伸,表面积增大,这就需要外力对其做功。设生物质单位表面能为两个相互接触的生物质颗粒增加的面积,两者啮合的面积为As。 另外,在颗粒机挤压成型过程中,外力还要克服摩擦做功和体积变形做功等,其中表面能最终转换为内能储存在生物质颗粒中使得生物质固化成型物的能量密度增加,燃烧值提高。 从上述成型原理的论述来看,经过上述几种成型原理的作用,生物质原料原有的稳定性遭到一定程度的破坏,其中分子电化学反应过程中的物理吸附和化学吸附更能说明该问题,这就使得生物质固化成型块的活性增大,燃烧更容易,从而揭示了生物质固化成型产品燃点低的原因。 结论: 1)建立了生物质固化成型的微观接触几何模型,并据此推导获取了压辊压力与生物质颗粒表面斜角之间的数学关系,实现了生物质固化成型宏观到微观的过渡,为以后更深入地研究生物质固化成型打好理论基础: 2)建立了生物质固化成型的分子电化学微观机理,并从生化角度揭示了挤压过程的某个阶段物料湿度增大的原因和生物质成型燃烧点低的原因; 3)建立了生物质固化成型的能量微观机理,从表面能角度揭示了生物质成型颗粒燃料能量密度增加,燃烧值提高的原因。 同创新能源生产销售的木屑颗粒机、秸秆颗粒机是压制颗粒燃料很不错的选择。

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