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套筒加热方式对锯屑致密成型的影响

林业科学 2018年第2期54卷 145-152页

作者：王雪皓陈忠加俞国胜袁湘月庞明宏北京林业大学工学院北京100083

【目的】探究锯屑成型过程中成型套筒加热方式对成型燃料松弛密度、成型压力和耐久度的影响,优化成型套筒加热方式中加热温度和含水率的选择,寻找合理工艺参数,为生产实际提供参考。【方法】1)单因素设计:以含水率10%、12%、14%、16%和... 详细信息

【目的】探究锯屑成型过程中成型套筒加热方式对成型燃料松弛密度、成型压力和耐久度的影响,优化成型套筒加热方式中加热温度和含水率的选择,寻找合理工艺参数,为生产实际提供参考。【方法】1)单因素设计:以含水率10%、12%、14%、16%和18%的锯屑为原料,分别取加热温度为AT(环境温度)、50、75、100、125、150、175、200、225和250℃,采用自制单柱塞成型试验机制备成型燃料,研究加热温度和含水率对成型燃料松弛密度、成型压力和耐久度的影响。2)二次回归通用旋转组合设计:根据单因素试验结果,确定试验点,建立松弛密度和成型压力数学回归模型,绘制加热温度和含水率的响应面图,分析加热温度和含水率的交互作用对成型燃料松弛密度和成型压力的影响。【结果】1)成型燃料含水率为10%时,温度高于200℃可成型,且成型压力大于95.74 MPa;18%含水率时,成型燃料表面多裂纹,易破损,成型效果差。2)温度75~175℃时,成型燃料表层出现炭化,并随着温度升高表层炭化颜色逐渐加深;当温度达到200℃以上时,成型效果下降明显。3)随着温度从75℃升至225℃,不同含水率成型燃料的成型压力总体呈下降趋势。4)不同含水率成型燃料在75~200℃条件下,耐久度无明显差异;温度达到200℃以上时,耐久度下降明显。5)ANOVA分析结果表明,松弛密度和成型压力数学回归模型P均小于0.001,模型回归方程极显著,R2分别为0.97和0.99(均大于0.8),方程与试验拟合良好。【结论】1)成型套筒加热方式可以有效降低成型压力,从而降低成型能耗。2)采用套筒加热方式,锯屑在含水率14%附近时成型效果最佳,适宜生产高密度成型燃料。3)松弛密度达到中密度成型燃料标准(>0.7 g·cm-3)、耐久度达到90%以上时,成型压力最小的参数水平为加热温度200℃、含水率12%。

关键词：致密成型含水率加热温度松弛密度成型压力耐久度

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对辊柱塞式成型机成型参数优化

农业机械学报 2016年第7期47卷 208-215页

作者：宁廷州俞国胜皮森淼陈忠加袁湘月北京林业大学工学院北京100083

为寻求对辊柱塞式成型机锯末制粒时的最优成型参数,探索成型参数对成型结果的影响规律,以锯末含水率、成型模具长径比和主轴转速为试验因素,以成型颗粒密度和成型机生产率为试验指标,基于Design-Expert BBD(Box-Behnken Design)试验设... 详细信息

为寻求对辊柱塞式成型机锯末制粒时的最优成型参数,探索成型参数对成型结果的影响规律,以锯末含水率、成型模具长径比和主轴转速为试验因素,以成型颗粒密度和成型机生产率为试验指标,基于Design-Expert BBD(Box-Behnken Design)试验设计方法对试验数据进行了处理和分析,建立了试验因素对试验指标的回归方程。结果表明:对辊柱塞式成型机采用锯末为原料制粒时,最优成型参数为:含水率15.5%、成型模具长径比5.3、主轴转速47.25 r/min。在此条件下,成型颗粒密度和成型机生产率分别可达到1.17 g/cm3、75 kg/h;各试验因素对成型颗粒密度的贡献率从大到小依次为:成型模具长径比、主轴转速、含水率,各试验因素对成型机生产率的贡献率从大到小依次为:含水率、成型模具长径比、主轴转速;成型颗粒密度试验值与预测值最大相对误差为0.426%,成型机生产率最大相对误差为2.733%,吻合程度较高。

关键词：生物质锯末对辊柱塞式成型机成型参数优化

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齿辊式环模生物质成型机设计与试验

农业机械学报 2015年第5期46卷 220-225页

作者：李震俞国胜陈忠加袁湘月曹丽英北京林业大学工学院北京100083 内蒙古科技大学机械工程学院包头014010

为降低传统环模成型机的能耗,设计了一种齿辊式环模成型机,并对该成型机的运动干涉、最大攫取角进行了理论分析。结果表明按照设计尺寸运动并不干涉,最大攫取角大于普通环模;在该样机上以含水率8%～20%四倍体刺槐颗粒为原料进行了成型... 详细信息

为降低传统环模成型机的能耗,设计了一种齿辊式环模成型机,并对该成型机的运动干涉、最大攫取角进行了理论分析。结果表明按照设计尺寸运动并不干涉,最大攫取角大于普通环模;在该样机上以含水率8%～20%四倍体刺槐颗粒为原料进行了成型对比试验,结果表明：不同含水率下的平均比能耗为56.82 k W·h/t,成型密度为1.085 g/cm3,比同样结构的普通环模产量提高了3.36%～6.25%,能耗降低5.77%,密度提高3.33%,同时发现在含水率16%、转速200 r/min时比能耗最低,为50.3 k W·h/t。

关键词：生物质齿辊式成型机运动干涉成型模拟功率计算比能耗

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生物质热压成型温度场分布规律

林业科学 2020年第4期56卷 150-159页

作者：王金鸣袁湘月陈忠加张宇崴王艳明北京林业大学工学院北京100083

【目的】探讨单柱塞式生物质成型机生物质热压成型时成型块截面温度场分布情况,为生物质热压成型工艺研究提供参考。【方法】以废弃松木锯屑为试验原料,利用自主研制的单柱塞式生物质成型机,采用成型套筒加热方式,以成型套筒加热温度、... 详细信息

【目的】探讨单柱塞式生物质成型机生物质热压成型时成型块截面温度场分布情况,为生物质热压成型工艺研究提供参考。【方法】以废弃松木锯屑为试验原料,利用自主研制的单柱塞式生物质成型机,采用成型套筒加热方式,以成型套筒加热温度、原料含水率、单柱塞式生物质成型机电机频率为试验因素设计三因素五水平正交试验,成型套筒加热温度分别设定为155、170、185、200和215℃,原料含水率分别调至10%、12%、14%、16%和18%,单柱塞式生物质成型机电机频率分别设定为14、16、18、20和22 Hz。运用方差分析法分析各成型块整体密度以及成型块截面平均温度、最高温度、中心点温度受不同成型套筒加热温度、原料含水率、单柱塞式生物质成型机电机频率的影响程度;建立多元回归模型,得出成型块整体密度以及成型块截面平均温度、最高温度、中心点温度分别与成型套筒加热温度、原料含水率、单柱塞式生物质成型机电机频率的多元回归模型,并得到经过有效简化的各多元回归模型;分别建立一次、二次、三次多元回归模型,通过对比不同模型的拟合效果,得到成型块整体密度与截面温度场分布的最佳数学模型。【结果】对于成型块整体密度和中心点温度,其主次影响因素依次为原料含水率、单柱塞式生物质成型机电机频率和成型套筒加热温度;对于平均温度,其主要影响因素为成型套筒加热温度和原料含水率,次要影响因素为单柱塞式生物质成型机电机频率;对于最高温度,其主次影响因素依次为成型套筒加热温度、单柱塞式生物质成型机电机频率和原料含水率。各简化多元回归模型与原多元回归模型误差均小于1.5%。得到以生物质成型块整体密度为因变量,以成型块截面平均温度、最高温度、中心点温度为自变量的最佳多元回归模型。【结论】在生物质热压成型实际应用中,成型块截面温度场分布对生物质成型质量影响颇深,本研究探究实际试验中生物质热压成型温度场分布规律,通过分析建模发现成型块整体密度与截面温度场分布存在数学关系,可为后续生物质研究拓宽思路。

关键词：生物质固体燃料热压成型温度场分布规律

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柱塞式平模生物质成型机设计与试验

农业工程学报 2015年第19期31卷 31-38页

作者：陈忠加俞国胜王青宇袁湘月宁廷州金实北京林业大学工学院北京100083

针对传统生物质平模成型机能耗高、磨损严重的问题,该文提出了一种柱塞式平模生物质致密成型方法,并设计了成型机样机。该样机通过斜盘与弹簧配合,驱动柱塞往复运动,柱塞在运动过程中仅对模具内的原料进行挤压。成型模具部分采用组合式... 详细信息

针对传统生物质平模成型机能耗高、磨损严重的问题,该文提出了一种柱塞式平模生物质致密成型方法,并设计了成型机样机。该样机通过斜盘与弹簧配合,驱动柱塞往复运动,柱塞在运动过程中仅对模具内的原料进行挤压。成型模具部分采用组合式设计,主要由平模与成型套筒组成,可在成型套筒外部加热,同时可更换长径比不同的成型套筒以适应不同生物质原料。该文以不同颗粒度玉米秸秆和刺槐为原料,在原料含水率为15%,斜盘转速为50 r/min,原料温度为室温的条件下进行了试验,结果表明柱塞式平模生物质成型方法可行,颗粒成型率均高于98%,成型密度大于1.1 g/cm3,机械耐久性高于97%。该文提出的成型方法为生物质致密成型技术提供参考。

关键词：生物质设计成型致密成型柱塞平模斜盘

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对辊柱塞式成型机设计与试验

农业机械学报 2016年第5期47卷 203-210页

作者：宁廷州俞国胜陈忠加袁湘月刘文广皮森淼北京林业大学工学院北京100083 内蒙古科技大学机械工程学院包头014010

基于生物质固化成型领域活塞冲压式成型机能耗低、生产率低和模辊式成型机生产率高、能耗高的特点,提出一种新型对辊式成型方式,并设计和制造了样机。该成型机压辊圆周上均布了一系列柱塞,运行过程中压辊柱塞与环模模孔相互啮合,避免了... 详细信息

基于生物质固化成型领域活塞冲压式成型机能耗低、生产率低和模辊式成型机生产率高、能耗高的特点,提出一种新型对辊式成型方式,并设计和制造了样机。该成型机压辊圆周上均布了一系列柱塞,运行过程中压辊柱塞与环模模孔相互啮合,避免了成型孔之外的物料受到压辊的挤压与摩擦。为测试该成型机的性能,进行了正交试验研究,结果表明,该成型机的较优成型参数为:含水率15%,成型模具长径比5.25,主轴转速47.25 r/min。以木屑为原料,在较优成型参数的条件下进行了成型机性能指标的测试,结果表明,该成型机生产的成型颗粒直径为10 mm,成型颗粒密度为1.15 g/cm3,机械耐久性为96.28%,生产率为75 kg/h,能耗为56 k W·h/t,成型率为95%,工作噪声为79 d B,各项指标均达到设计要求,实现了连续稳定生产。

关键词：生物质成型机对辊柱塞颗粒燃料

基于流场均匀性的大型复合材料固化炉设计仿真

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北京航空航天大学学报 2024年

作者：王得权赵宇轩袁湘月王青春陈忠加北京林业大学工学院

大型复合材料固化炉内部的流场均匀性会直接影响热固性树脂基复合材料固化件的固化质量，为提高固化炉内的固化效果，基于计算流体力学（CFD）理论建立包含固化件的大型复合材料固化炉模型，针对固化炉送风方式和送风口数量，以及固化... 详细信息

大型复合材料固化炉内部的流场均匀性会直接影响热固性树脂基复合材料固化件的固化质量，为提高固化炉内的固化效果，基于计算流体力学（CFD）理论建立包含固化件的大型复合材料固化炉模型，针对固化炉送风方式和送风口数量，以及固化件数量和固化件在炉内空间摆放位置对固化炉内部流场影响进行仿真分析。结果表明：上送下回送风方式在速度场和温度场均匀性上总体优于侧送侧回送风方式；送风口数量为5时，固化炉内速度场和温度场表现更好；随着固化件数量的增多，固化炉内部的空气流速和温度会降低，速度场和温度场均匀性会减弱。当固化件“正三角”布置时，固化炉内速度场和温度场表现优异。试验结果表明：仿真数据和试验数据的最大温度误差为2.6 ℃，误差在合理范围内，证明仿真结果可靠，能够对设计工作提供参考。

关键词：固化炉流场设计温度场均匀性速度场均匀性 CFD

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履带自行式沙地灌木林平茬机的研制及应用

林业科学 2015年第7期51卷 99-106页

作者：马阿娟陈忠加俞国胜袁湘月杜珂北京林业大学工学院北京100083 北京起重运输机械设计研究院北京100007

【目的】针对内蒙古科尔沁沙地作业环境及沙生灌木林的生长特点,提出灌木林平茬机切割装置地面仿形方法,并研制适于沙地作业的履带自行式灌木林平茬设备,为灌木资源的有效利用提供技术支持。【方法】在对内蒙古科尔沁沙地进行实地考察... 详细信息

【目的】针对内蒙古科尔沁沙地作业环境及沙生灌木林的生长特点,提出灌木林平茬机切割装置地面仿形方法,并研制适于沙地作业的履带自行式灌木林平茬设备,为灌木资源的有效利用提供技术支持。【方法】在对内蒙古科尔沁沙地进行实地考察的基础上,确定履带自行式沙地灌木林平茬机优化设计方案,运用三维造型技术、虚拟样机技术等设计方法完成悬挂式灌木林平茬机整体结构及关键零部件设计,并采用抽样调查方法对试验林地灌木林实际分布密度及生物量等参数进行统计计算。【结果】考虑到灌木林生长特点和沙地整体环境,刀架外形根据灌木丛根部特点设计为倒V形,采用提升链及仿形支承轮结构使切割装置随地面浮动,以柔性连接方式实现刀具浮动切割及升降,并完成悬挂式割灌机的设计及研制,具体包括牵引和驱动方式的选择、切割装置及仿形机构的设计等。所设计灌木林平茬机结构形式为履带液压底盘前悬挂式,外形尺寸为长1 200 mm、宽900 mm、高1 150mm,作业行驶速度3.5 km·h-1,移动行驶速度5 km·h-1,圆锯片刀具转速3 600 r·min-1,割茬高度为50 mm,切割装置最大离地间隙为900 mm。完成设计试制后在科尔沁沙地腹地内蒙古通辽市奈曼旗兴隆沼林场的灌木林地进行试验,该地区共营造小叶锦鸡儿灌木林26.67万hm2,林场拥有小叶锦鸡儿灌木林2 000 hm2,试验总面积900 m2（宽10 m、长90 m）,同时对平茬的灌木丛数、枝条量进行了测量,统计计算得到该地区灌木林的实际分布密度为811丛·hm-2,湿质量、干质量生物量分别为6 012.44 kg·hm-2和3 763.22 kg·hm-2,单株平均积沙量0.5 m3,冠幅直径3.1 m,平均高度1.9 m。通过对样品采用烘干的方式得出灌木枝条萌芽前的含水率为34.71%,为灌木林平茬复壮抚育剩余物的资源化或能源化利用提供基础数据。【结论】通过对灌木林平茬机结构与工作原理的分析,设计、试制了以液力驱动橡胶履带底盘为动力的悬挂式灌木林平茬机。对样机在灌木林地进行试验的结果表明,该机作业效率243丛·h-1,留茬平均高度50 mm,留茬劈裂率低于3%。经当年夏、秋季的调查显示,平茬后的灌木新枝萌发数量是平茬前的5~10倍,当年生长高度超过1.2 m,满足沙地灌木林平茬复壮的要求。

关键词：灌木平茬复壮灌木林灌木林平茬机机器研制

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灌木柠条削片质量影响因素的试验研究

灌木柠条削片质量影响因素的试验研究