成型模具对小麦秸秆颗粒致密成型影响的研究

高昕葳 丑 晨

（甘肃林业职业技术学院机电工程学院，甘肃 天水 741000）

0 引言

中国作为农业大国，拥有丰富的生物质秸秆资源。其中陇东南地区以小麦、玉米等作物秸秆居多，焚烧、乱扔等不合理的处置不仅浪费了资源，也造成了环境污染。对这类资源最合理的利用是将其压缩成颗粒燃料，在此过程中压缩机的结构对燃料的品质具有一定的影响[1]。

小麦作为陇东南地区的重要作物，具有种植面积大、分布广等特点[2]。有研究指出，作物类秸秆燃烧时有CH4、CO等气体析出，属于优质生物质能源[3]。鉴于颗粒之间存在离散体的属性，该文选择离散元分析方法，以小麦秸秆颗粒为研究对象，利用EDEM 分析在单锥度、双锥度2 种模具下小麦秸秆颗粒的压缩成型过程，并探究了颗粒形变、受力及成型能耗等的变化。该文的研究可以为小麦秸秆颗粒成型技术和成型模具设计提供参考。

1 EDEM 离散元法与颗粒模型

1.1 EDEM 颗粒离散元法

离散元法可追溯到早期的分子动力学。早在1971 年，Cundall[3]在研究岩土颗粒时便提出了离散元分析法。后来有学者提出了软颗粒和硬颗粒2 种模型[3]。就几何体角度而言，EDEM 模型可分为块体类和颗粒类2 种，块体类常见的有四面体类和六面体类，而在二维问题中任意多边形元均可；颗粒体则更多的是用椭球代替，二维问题中可用椭圆来代替[3]。由于实际应用中小麦秸秆颗粒在碰撞、挤压过程中会发生显著的塑性变形，因此该文在模拟过程中建立了Hertz 和Mindlin-Deresiewicz 接触模型[4]。……