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農作物秸稈成型過程的物理特性
農作物秸稈成型過程的物理特性
發布(bù)日期:2020-08-16
農(nóng)作物秸稈構成成型塊的主要物質形態為不同粒徑的(de)粒子,粒子在壓縮過程中表現出的充(chōng)填特性、流動特性和壓縮特性對生物質的壓縮成型有很大(dà)的影響。通常秸稈壓縮成型分為兩個(gè)階段,第一階(jiē)段,在壓縮(suō)初期,較(jiào)低(dī)的壓力傳遞至物料中,使原先鬆散堆積的(de)固體顆粒排列結構開(kāi)始改變,物料內部空隙率減(jiǎn)少;第二階段,當(dāng)壓力逐漸增大時,大(dà)顆(kē)粒在壓力作用下破裂,變成更加細(xì)小的粒(lì)子,並發生變形或塑(sù)性流(liú)動,粒子開(kāi)始充填(tián)空隙(xì),粒子間(jiān)更加緊密地接觸而互相齧合,一部分(fèn)殘餘應力貯存於成型塊內部,使粒子間結合(hé)更牢(láo)固。壓力、含水量(liàng)及粒徑是(shì)影響粒子在壓縮(suō)過程中發生變化的主要因素,在生物機體內存在的適(shì)量的結合水和(hé)自由水(shuǐ)是一種潤滑劑(jì),使(shǐ)粒子間的內摩擦變小,流動(dòng)性增強,從(cóng)而促進粒子在壓力作用下滑動而嵌(qiàn)合,構成成型塊的粒子越細小,粒子間充填程度就越高,接觸越緊密;當粒子的(de)粒度小到一定程度時(幾百至幾徽米)後,成型塊內部的結合力方式和主次甚至也會發(fā)生變化,粒子(zǐ)間的分子引力、靜電引力和液相附著(zhe)力(毛細管力)開始上升為主導地位。
根據我們的研究,成型塊的抗滲水性和吸濕(shī)性都與粒(lì)子的粒徑有密切關係,粒徑小的粒子比表麵積大,成(chéng)型塊容易吸濕回潮(cháo);但與之相反的(de)是,由於粒子的粒徑變小,粒子間空隙易於(yú)充(chōng)填.可壓縮性變大,使得成型塊(kuài)內部殘存的內應力變小,從而削弱了成型塊(kuài)的親水(shuǐ)性,提高了抗滲水性。Paivi
Lehtikangas( 2000)在最近的研究中也有同樣的
結論。
在對植物材料壓縮成型時粒子變形和結合形式的研究中,郭康權(1995)對成型塊內部粒子進行顯微鏡觀察和粒子二向平均徑測量,並建立了粒子微觀結合模型認為,在垂直於最大主應力的方向上,粒子向四(sì)周延展,粒子間以相互齧合的形式結(jié)合;在沿著最大主(zhǔ)應力的方向上-粒子變薄,成為(wéi)薄片狀(zhuàng),粒(lì)子層之(zhī)間以(yǐ)相互貼台的形式結合。根據該結合模型可以說明,生物質原料的粒(lì)子越軟,粒(lì)子二向平均徑越易變大,生物質越易壓縮成型。當(dāng)植物材料中的含(hán)水量過低時,粒子得不(bú)到(dào)充分延展,與四周的粒子結(jié)合不夠緊密-所以不(bú)能成型;當含水量(liàng)過高時,粒子盡管在垂直於最(zuì)大主(zhǔ)應力(lì)方向上充分(fèn)延展,粒子間能夠齧合,但由(yóu)於原料中較多(duō)的水分被擠(jǐ)出(chū)後,分布於粒子層(céng)之間,使得粒子(zǐ)層間(jiān)不能緊(jǐn)密貼合,因而不能成型。
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