超聲振動輔助制粒成型的機理研究與數(shù)值模擬.pdf

1、從生物質(zhì)中提取糖是未來的可再生能源發(fā)展方向之一。生物質(zhì)是指草本類植物、樹木和農(nóng)業(yè)廢棄物中不可食用的部分。生物質(zhì)糖化技術(shù)是將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成為各種單糖（葡萄糖、果糖等)，進而轉(zhuǎn)化為各種化學制品、燃料等其他產(chǎn)物。目前缺乏有效的預(yù)處理方法已經(jīng)成為限制生物質(zhì)糖化技術(shù)大規(guī)模生產(chǎn)的技術(shù)瓶頸之一，超聲振動輔助制粒成型技術(shù)是一種新型的預(yù)處理技術(shù)，并且具備功能:1）提高生物質(zhì)密度，降低運輸成本;2）提高生物質(zhì)干燥度并減少細菌滋生，利于長時間存儲;3）將生物質(zhì)

2、在水解過程（用酶將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成糖的過程）中的出糖率提高了20％。
　　本文包含了超聲振動輔助制粒成型實驗和數(shù)值模擬，全文結(jié)構(gòu)如下:
　　(1)第一章對本論文進行了系統(tǒng)的介紹，包含研究背景和研究目的。
　　(2)第二章首先系統(tǒng)介紹了制粒成型系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括了超聲波發(fā)生器、超聲換能器、變幅桿等設(shè)計與選用。在本次設(shè)計中選用它激式震蕩電路結(jié)構(gòu)的超聲發(fā)生器、PZT-8壓電陶瓷，計算了前后蓋板長度、鈦合金材料的指數(shù)變幅桿尺

3、寸，設(shè)計出滿足實驗要求的變幅桿。
　　(3)第三章運用單因素實驗設(shè)計，研究了影響木屑材料成型因素。研究發(fā)現(xiàn)壓力、超聲功率、粉末粒徑、含水率均對顆粒密度及抗碎性有作用，并探討這些參數(shù)對顆粒質(zhì)量作用規(guī)律。
　　(4)第四章研究超聲功率對顆粒表征的影響，研究表明低超聲功率(40％)不影響木屑纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)，隨著超聲功率的增加，木屑表面出現(xiàn)紋孔，當超聲功率增加至80％時紋孔數(shù)目增加且非常明顯;超聲作用不會破壞木屑中原有的化學鍵及化學

4、基團;木屑的熱分解規(guī)律基本一致，但隨著超聲功率的增加，木屑顆粒的熱穩(wěn)定性有所提高;隨著超聲功率的增加，木屑顆粒的結(jié)晶度增加。
　　(5)第五章依據(jù)TG-DTG曲線運用熱分析動力學對木屑熱解過程分析，研究表明:超聲預(yù)處理方法使木屑熱解過程的動力學參數(shù)產(chǎn)生不同程度的變化，使木屑主要熱解階段所遵循的機制函數(shù)發(fā)生了變化，未經(jīng)處理的木屑和20％超聲功率處理后的木屑熱解過程最概然機理函數(shù)為第5號函數(shù)，積分形式機理函數(shù)為(1-2/3×α)-(1

5、-α)2/3，微分形式機理函數(shù)為3/2×[(1-α)-1/3-1]-1,40％、60％、80％超聲功率處理后木屑熱解最概然機理函數(shù)為第2號函數(shù)，積分形式機理函數(shù)為α2，微分形式機理函數(shù)為1/2α-1。超聲處理能在不同程度上降低木屑熱解的表觀活化能，從297 kJ/mol降至255 kJ/mol。
　　(6)第六章利用ABAQUS軟件對超聲輔助制粒成型過程中生物質(zhì)非線性受力變形進行有限元模擬，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著超聲振幅的增加，材料表面受到