《木質顆粒材料常溫緻密成型微觀機制與力學模型研究》是依託北京林業大學，由陳忠加擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：木質顆粒材料常溫緻密成型微觀機制與力學模型研究
- 依託單位：北京林業大學
- 項目負責人：陳忠加
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
生物質能源是我國重點發展的新型能源，具有清潔、可再生、二氧化碳零排放的特點。目前存在木質顆粒材料緻密成型的微觀機制尚未明確，緻密成型過程力學模型描述缺少與顆粒形狀相關的參數，因此實際套用的成型力描述不準確。針對該科學問題，本申請嘗試從木質顆粒材料緻密成型微觀成因研究入手，採用片狀、球狀、末狀木材材料，在常溫下研究不同粒度（厚度）、不同含水率、不同比例混合的木質顆粒材料成型時對成型力的影響，建立緻密成型的多因素力學模型；根據Rumpf提出的理論，從微觀角度觀察成型界面的木質素分布、液體分布、機械嵌合等現象，結合巨觀拉伸和剪下力學試驗研究架橋力和范德華力等微觀影響因素，得出緻密成型的根本原因。木質顆粒材料緻密成型微觀機制的研究和緻密成型力學模型的建立對生物質能源發展具有重要的科學意義，為成型設備設計和緻密成型工藝改進奠定理論基礎。
結題摘要
生物質能源是我國重點發展的新型能源，具有清潔、可再生、二氧化碳零排放的特點。目前存在木質顆粒材料緻密成型的微觀機制尚未明確，緻密成型過程力學模型描述缺少與顆粒形狀相關的參數，因此實際套用的成型力描述不準確。針對該科學問題，本項目主要研究內容如下：嘗試從木質顆粒材料緻密成型微觀成因研究入手，在常溫下研究不同粒度（厚度）、不同含水率、不同比例混合的木質顆粒材料成型時對成型力的影響，建立緻密成型的多因素力學模型；1、提出了一種柱塞式平模生物質緻密成型方法，並設計了成型機樣機；2、探究成型套筒加熱方法在鋸屑成型過程中，對成型燃料鬆弛密度，耐久度，成型壓力的影響；最佳化成型套筒加熱方法中加熱溫度和含水率的選擇，尋找合理的工藝參數，為生產實際提供參考；3、研究添加纖維百分含量和加熱溫度對成型塊鬆弛密度、抗變形性、抗滲水性的影響，並結合顯微結 構探究楊樹纖維作為Solid bridge促進緻密成型的微觀機理。 重要結果：1、提出的柱塞式平模生物質緻密成型方法為生物質緻密成型技術的發展提供參考；2、成型套筒外加熱可以有效的降低成型壓力，從而降低成型能耗；鬆弛密度達到中密度成型燃料標準（＞0.7g/cm3），耐久度達到90%以上，成型壓力最小的參數水平為：溫度200℃，含水率12%；3、添加蒸汽爆破楊樹纖維對鋸屑、竹粉成型有顯著影響，隨著纖維的含量增加，鋸屑、竹粉成型燃料鬆弛密度、抗變形性、抗滲水性均顯著改善。 木質顆粒材料緻密成型微觀機制的研究和緻密成型力學模型的建立對生物質能源發展具有重要的科學意義，為成型設備設計和緻密成型工藝改進奠定理論基礎。 基於上述研究內容，本課題組總計發表3篇論文（1篇SCI，2篇EI），授權1項發明專利，培養3名研究生，較好的完成了課題既定任務。
