Дослідження процесу брикетування біомаси шнековим механізмом

Анотація

Проведено аналіз процесу шнекового брикетування рослинних матеріалів у паливо та корми.
Закономірності цього явища є підґрунтям для визначення раціональних параметрів робочих органів. При конструюванні брикетних пресів необхідно розглядати деформацію біомаси з урахуванням змінення фізичних і реологічних властивостей в момент взаємодії зі шнековим механізмом.
Суттєвою перевагою шнекового брикетування є поєднання технологічного і транспортного процесів. Вони відбуваються безперервно з певною швидкістю. Властивості дисперсної сухої біомаси обумовлюються тим, що частинки сировини розділені прошарком повітря. Через прошарки діють сили молекулярного притягання, які забезпечують суху дифузію під час брикетування. Важливим фактором є тривалість знаходження брикету в камері формуючого пристрою при певній температурі.
Визначено, що процес ущільнення біомаси шнековим механізмом до стану брикетів відбувається у три етапи. На першому етапі виникають напруги, що призводять до деформації сировини нелінійного характеру. На другому етапі зростаюче навантаження призводить до критичної комбінації напруг, коли встановлюється рівновага між внутрішніми силами опору біомаси і силами дії робочих органів. На третьому етапі подальше збільшення навантаження призводить до розвитку пластичних деформацій.
Теоретично досліджено явище ущільнення біомаси шнековим робочим органом. Отримані формули визначають зв'язок тиску в каналі шнекового механізму з його довжиною. Тиск зростає за експоненціальною залежністю в міру просування від приймального бункера до формуючого каналу. Зазначені рівняння достовірні з точністю до прийнятих допущень про сталість коефіцієнтів тертя та про справедливість моделі переміщення пресової біомаси без зворотних потоків.
Встановлено, що при відходженні матеріалу від витка шнека і збільшені поверхні тертя, сумарна величина стримуючого моменту зростає. Це призводить до відносного провертання шарів і кожний наступний шар обертається повільніше попереднього. Тому біля витка швидкість обертання біомаси найбільша, а на відстані обертання зменшується і матеріал переміщується тільки поступово.
Шнекове брикетування має істотний недолік, зокрема при збільшенні щільності брикетів, пропускна здатність преса зменшується. Це проблемне питання є напрямком подальших досліджень.