Исследование процесса брикетирования биомассы шнековым механизмом

Аннотация

Проведен анализ процесса шнекового брикетирования растительных материалов в топливо и корма. Закономерности этого явления определяют рациональные параметры рабочих органов. При конструировании брикетных прессов необходимо рассматривать деформацию биомассы с учетом изменение физических и реологических свойств в момент взаимодействия со шнековым механизмом.
Существенным преимуществом шнекового брикетирования является сочетание технологического и транспортного процессов. Они происходят непрерывно с определенной скоростью. Свойства дисперсной сухой биомассы обуславливаются тем, что частицы сырья разделены прослойкой воздуха.
Через прослойки действуют силы молекулярного притяжения, которые обеспечивают сухую диффузию при брикетировании. Важным фактором является продолжительность нахождения брикета в камере формирующего устройства при определенной температуре.
Определено, что процесс уплотнения биомассы шнековым механизмом до свойств брикетов происходит в три этапа. На первом этапе возникают напряжения, которые приводят сырьё к деформации нелинейного характера. На втором этапе возрастающая нагрузка приводит к критической комбинации напряжений, когда устанавливается равновесие между внутренними силами сопротивления биомассы и силами действия рабочих органов. На третьем этапе дальнейшее увеличение нагрузки вызывает развитие пластических деформаций.
Теоретически исследовано явление уплотнения биомассы шнековым рабочим органом. Полученные формулы определяют связь давления в канале шнекового механизма с его длиной. Давление возрастает по экспоненциальной зависимости по мере продвижения от приемного бункера к формирующему каналу. Указанные уравнения достоверны с точностью до принятых допущений о постоянстве коэффициентов трения и о справедливости модели перемещения прессуемой биомассы без обратных потоков.
Установлено, что при удалении материала от витка шнека и увеличении поверхности трения, суммарная величина сдерживающего момента возрастает. Это приводит к относительному проворачиванию слоев и каждый последующий слой вращается медленнее предыдущего. Поэтому возле витка скорость вращения биомассы наибольшая, а при увеличении расстояния вращение уменьшается и материал перемещается только поступательно.
Шнековое брикетирование имеет существенный недостаток, в частности при увеличении плотности брикетов, пропускная способность пресса уменьшается. Этот проблемный вопрос является предметом дальнейших исследований.