燃料乙醇生产用玉米秸秆等超大量湿法粉碎技术研究

【摘要】： 植物秸秆的超火量湿法粉碎是燃料乙醇工业化大生产预处理过程中的关键环节。本论文从植物秸秆湿法超大量粉碎机理和纤维质超细粉碎的试验装置等方面对植物秸秆的性状及其破碎机理,超速高剪切粉碎机理、粉碎腔内的物料流场状态作了细致的分析探讨。 首先,分析植物秸秆纤维组织结构、对其形态参数和力学性能进行研究,根据海姆霍兹速度分解定理建立植物秸秆纤维流体微团运动,分析植物秸秆纤维超细粉碎断裂机理,得出植物秸秆纤维超细粉碎最有效的粉碎方式为剪切粉碎方式。 其次,采用超剪切粉碎装备对两种具有代表性的植物秸秆进行了粉碎试验,试验结果表明,通过超剪切粉碎装备湿法预处理的植物秸秆物料的粉碎细度效果理想,对木质素的包裹也有明显的破坏作用,更加有利于酶的作用和减少了预处理阶段的成本。 最后,研究植物纤维湿法超细粉碎设备关键结构的数学建模和粉碎腔内流场的计算机模拟。研究了剪切粉碎机理、涡流运动、湍流域的相关特性参数以及相关结构对粉碎效果的影响,根据计算机模拟的参数和结构改良,得出植物秸秆在超人量状态下的设备结构。 【关键词】：燃料乙醇 植物秸秆 超大量 湿法粉碎 高剪切 相似放大
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TQ223.122
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 前言8-9
• 1.1.1 世界能源供需现状8
• 1.1.2 中国能源供需现状8
• 1.1.3 能源与环境的关系8-9
• 1.1.4 生物质能源利用技术9
• 1.2 本课题研究目的和意义9-14
• 1.2.1 国外燃料乙醇生产现状9-10
• 1.2.2 国内燃料乙醇工业现状及其存在的问题10-12
• 1.2.3 本课题研究的目的和意义12-14
• 1.3 本课题研究的主要方向14-16
• 1.3.1 植物秸秆超大量湿法粉碎机理研究14
• 1.3.2 粉碎腔内物料超大量剪切流场模拟分析14-15
• 1.3.3 植物秸秆超大量粉碎装备试验研究15-16
• 第二章 纤维类物料物性及其粉碎设备对比研究16-29
• 2.1 目的和意义16
• 2.2 燃料乙醇湿法生产工艺流程16
• 2.3 纤维类物料湿法粉碎机理研究16-21
• 2.3.1 结构及理化性质17-18
• 2.3.2 纤维流体微团运动18-19
• 2.3.3 纤维粉碎断裂方式19-20
• 2.3.4 秸秆纤维湿法超细粉碎有效方式20-21
• 2.3.5 湿法粉碎机理研究21
• 2.4 纤维类物料湿法粉碎设备对比性研究21-28
• 2.4.1 燃料乙醇原料湿法粉碎盘磨机的应用性能22
• 2.4.2 燃料乙醇原料湿法粉碎砂磨机的应用性能22-25
• 2.4.3 燃料乙醇原料湿法粉碎胶体磨的应用性能25-26
• 2.4.4 燃料乙醇原料湿法粉碎高剪切式粉碎机的应用性能26-28
• 2.5 本章结论28-29
• 第三章 燃料乙醇用秸秆超大流量湿法粉碎机理研究29-36
• 3.1 超大量湿法粉碎粉碎腔流场分析29-31
• 3.2 纤维类物料粉碎机理分析31-33
• 3.3 湍流能量耗散率与剪切率33-35
• 3.3.1 幂律流体层流流动34
• 3.3.2 幂律流体湍流流动34-35
• 3.4 本章结论35-36
• 第四章 植物秸秆湿法粉碎试验研究36-47
• 4.1 湿法粉碎对酒精得率提高的影响36-38
• 4.1.1 材料与方法36-38
• 4.1.2 结果与讨论38
• 4.1.3 结论38
• 4.2 秸秆湿法粉碎的粉碎效果对比性研究38-44
• 4.2.1 秸秆粉碎概述38-39
• 4.2.2 纤维质燃料乙醇湿法生产工艺流程39
• 4.2.3 影响纤维质燃料乙醇连续发酵的主要因素39
• 4.2.4 材料与方法39-41
• 4.2.5 实验结果与分析41-44
• 4.3 设备相关参数对粉碎效果的影响实验研究44-46
• 4.3.1 材料与仪器44
• 4.3.2 实验方法44-45
• 4.3.3 试验结论45-46
• 4.4 本章结论46-47
• 第五章 植物秸秆粉碎设备的优化设计研究47-56
• 5.1 剪切式均质粉碎机的工程相似放大47-48
• 5.2 超大量剪切式粉碎机内部流场数学建模48-52
• 5.2.1 周向流场的建模与分析49-50
• 5.2.2 径向流场的建模与分析50-52
• 5.3 数值模拟52-53
• 5.3.1 物理模型52
• 5.3.2 计算参数的选取52-53
• 5.4 设备结构的模拟结果与分析53-55
• 5.4.1 吸入流场的产生53
• 5.4.2 周向流场解析53-54
• 5.4.3 径向流场解析54-55
• 5.5 本章结论55-56
• 第六章 总结与展望56-57
• 6.1 总结56
• 6.2 展望56-57
• 致谢57-58
• 参考文献58-60
• 附录一：作者在攻读硕士学位期间发表的论文60-61
• 附录二：主要符号表61-62

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