玉米秸秆皮瓤叶分离试验研究

【摘要】：近些年来,玉米秸秆的综合利用越来越受到重视。本文在综述了玉米秸秆综合利用的意义、玉米秸秆综合利用情况,以及玉米秸秆皮瓤叶分离技术国内外研究现状的基础上,对玉米秸秆综合利用的关键技术之一——皮瓤叶的机械分离技术进行了初步的试验研究。 玉米秸秆皮瓤叶分离加工的主要工艺为:除叶——茎杆剖切——剖瓤。通过对各关键加工工艺过程的分析,本研究设计了除叶、茎秆剖切、剖瓤三个独立的试验台,并对除叶机构、茎秆剖切机构以及剖瓤机构等关键机构进行了试验研究。在预试验的基础上,采用二次正交旋转组合试验方法,对除叶、茎秆剖切和剖瓤各机构进行结构参数和运动参数的组合试验,利用Design-Expert软件得到各部分评价指标与相应各影响因素之间的关系曲线和回归方程,通过进一步优化,获得了较优的结构参数和运动参数的组合,并对各参数组合进行了验证实验,从而为设计玉米秸秆皮瓤分离机提供参考依据。具体内容如下: 1.除叶试验确定以除叶率和秸秆外皮损伤率作为评价指标,以除叶辊转速(650～1050r/min)、除叶齿板间隙(35～45mm)和秸秆茎叶含水率(15～65%)作为主要影响因子,安排三因素五水平的二次正交旋转组合试验,并利用Design-Expert软件和频数分析法处理试验数据。经过优化得出茎叶分离的最佳条件为转速760～980r/min,间隙39～40mm,茎叶含水率65%。当转速固定在851r/min,间隙固定在39mm,茎叶含水率固定在65%左右时,进行验证实验,所得除叶率和秸秆外皮损伤率接近理论值。 2.茎秆剖切试验确定以切割性能为评价指标,以劈刀辊转速(700～1100r/min)、喂入上辊凹槽宽度(10～50mm)为主要影响因素,安排两因素五水平的二次正交旋转组合试验,并利用Design-Expert软件和频数分析法处理试验数据。从单因素和两因素的影响以及频数分析可知,要获得最佳的切割性能,转速的取值应为961～1031r/min,凹槽宽度的取值应为19～28mm。 3.剖瓤试验确定以剥净率和秸秆外皮损伤率为评价指标,以剖瓤辊转速(1200～2000r/min)、切刀与支持底板的距离(1～5mm)、切刀的数目(1～5把)以及秸秆含水率(15～75%)为主要影响因素,安排四因素五水平的二次正交旋转组合试验,并利用Design-Expert软件和频数分析法处理数据。经过优化得出皮瓤分离的最佳条件为转速取1200～1600r/min,切刀与支持底板距离2～2.5mm,刀数取5把,含水率取60%左右。当转速固定在1495r/min,切刀与支持底板距离固定在2.3mm,切刀数目固定在5把,含水率固定在60%左右时,进行验证实验,所得剥净率和秸秆外皮损伤率接近理论值。 【关键词】：玉米秸秆 皮瓤叶 分离机构 试验研究
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：S226
【目录】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 1 引言11-19
• 1.1 研究的目的与意义11-13
• 1.1.1 玉米秸秆的主要成分11-12
• 1.1.2 玉米秸秆综合利用现状12-13
• 1.2 国内外皮瓤叶分离技术研究现状13-16
• 1.2.1 甘蔗的茎叶分离技术14-15
• 1.2.2 玉米秸秆的皮瓤叶分离技术15-16
• 1.3 研究内容及技术路线16-19
• 1.3.1 研究内容16-17
• 1.3.2 研究的技术路线17-19
• 2 试验装置设计及试验准备19-26
• 2.1 试验装置的设计19-21
• 2.1.1 除叶机构试验装置的设计19
• 2.1.2 剖切机构试验装置的设计19-20
• 2.1.3 剖瓤机构试验装置的设计20-21
• 2.2 试验仪器与材料21
• 2.2.1 试验仪器21
• 2.2.2 试验材料21
• 2.3 试验方法及指标测定方法21-24
• 2.3.1 试验方法21-22
• 2.3.2 指标测定方法22-24
• 2.4 试验参数及水平确定24-26
• 3 分离机理分析与预试验26-33
• 3.1 分离机理分析26-30
• 3.1.1 茎叶分离机理分析26-27
• 3.1.2 皮瓤分离机理分析27-30
• 3.2 各关键机构单因素预备试验30-33
• 3.2.1 除叶机构单因素预备试验30-31
• 3.2.2 剖切机构单因素预备试验31-32
• 3.2.3 剖瓤机构单因素预备试验32-33
• 4 除叶试验与结果讨论33-50
• 4.1 试验方案设计33-34
• 4.1.1 方案设计方法简介33
• 4.1.2 试验因素的选择33
• 4.1.3 试验方案的设计33-34
• 4.2 试验结果与分析34-50
• 4.2.1 除叶率指标的试验结果与分析34-42
• 4.2.2 秸秆外皮损伤率指标的试验结果与分析42-50
• 5 剖切试验与结果讨论50-56
• 5.1 试验方案设计50
• 5.1.1 试验因素的选择50
• 5.1.2 试验方案的设计50
• 5.2 试验结果与分析50-56
• 5.2.1 回归方程方差分析51-52
• 5.2.2 回归模型极值与频数分析52-53
• 5.2.3 试验参数单因素效应分析53-54
• 5.2.4 试验参数两因素效应分析54-55
• 5.2.5 小结55-56
• 6 剖瓤试验与结果讨论56-79
• 6.1 试验方案设计56-58
• 6.1.1 试验因素的选择56
• 6.1.2 试验方案的设计56-58
• 6.2 试验结果与分析58-79
• 6.2.1 剥净率指标的试验结果与分析58-68
• 6.2.2 损伤率指标的试验结果与分析68-79
• 7 试验参数的优化及验证实验79-84
• 7.1 除叶试验参数的优化及验证实验79-81
• 7.2 剖瓤试验参数的优化及验证实验81-84
• 8 结论84-86
• 致谢86-87
• 参考文献87-90
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文90

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