Основными формами материала, из которых состоит формование частиц биомассы, являются частицы разного размера, а характеристики наполнения, характеристики потока и характеристики сжатия частиц в процессе прессования оказывают большое влияние на компрессионное формование биомассы.
Прессование гранул биомассы делится на два этапа.
На первой стадии, на ранней стадии сжатия, более низкое давление передается на сырье биомассы, так что исходная структура расположения свободно упакованного сырья начинает меняться, и коэффициент внутренних пустот биомассы уменьшается.
На втором этапе, когда давление постепенно увеличивается, прижимной ролик гранулятора биомассы под действием давления разбивает крупнозернистое сырье, превращаясь в более мелкие частицы, и происходит деформация или пластическое течение, частицы начинают заполнять пустоты, и частицы более компактны. Они сцепляются друг с другом при контакте с землей, и часть остаточных напряжений сохраняется внутри образовавшихся частиц, что делает связь между частицами более прочной.
Чем мельче сырье, из которого состоят формованные частицы, тем выше степень заполнения между частицами и тем плотнее контакт; когда размер частиц в определенной степени мал (от сотен до нескольких микрон), изменится также сила связи внутри формованных частиц и первичная и вторичная четность. Происходят изменения, и молекулярное притяжение, электростатическое притяжение и адгезия жидкой фазы (капиллярная сила) между частицами начинают преобладать.
Исследования показали, что непроницаемость и гигроскопичность формованных частиц тесно связаны с размером частиц. Частицы с небольшим размером частиц имеют большую удельную поверхность, а формованные частицы легко впитывают влагу и восстанавливают ее. Небольшие пустоты между частицами легко заполняются, а сжимаемость становится больше, так что остаточное внутреннее напряжение внутри формованных частиц становится меньше, тем самым ослабляя гидрофильность формованных частиц и улучшая водонепроницаемость.
При изучении деформации частиц и формы связывания во время компрессионного формования растительных материалов инженер-механик частиц провел наблюдение под микроскопом и двумерное измерение среднего диаметра частиц внутри формовочного блока, а также создал микроскопическую модель связывания частиц. В направлении максимального главного напряжения частицы распространяются в окружающую среду и объединяются в виде взаимного зацепления; в направлении максимального главного напряжения частицы утончаются и превращаются в чешуйки, а слои частиц объединяются в виде взаимных связей.
Согласно этой комбинированной модели можно объяснить, что чем мягче частицы сырья биомассы, тем легче становится больше двумерный средний диаметр частиц и тем легче биомасса сжимается и формуется. Когда содержание воды в растительном материале слишком низкое, частицы не могут полностью растянуться, а окружающие частицы не плотно соединяются, поэтому они не могут образоваться; когда содержание воды слишком велико, хотя частицы полностью вытянуты в направлении, перпендикулярном максимальному главному напряжению, частицы могут сцепляться друг с другом, но поскольку много воды в сырье выдавливается и распределяется между слоями частиц, слои частиц не могут быть тесно соединены, поэтому их невозможно сформировать.
По данным опыта специально назначенный инженер пришел к выводу, что крупность сырья лучше контролировать в пределах одной трети диаметра матрицы, а содержание мелкодисперсного порошка не должно быть выше 5%.
Время публикации: 08 июня 2022 г.