Влияние относительной длины фильеры матрицы на давление прессования термомодифицированной березовой коры в пресс-грануляторах валкового типа

УДК

DOI:

Аннотация

Процесс получения гранулированного биотоплива из термомодифицированной массы на пресс-грануляторах валкового типа является перспективным методом утилизации древесных отходов березовой коры. Плотность гранул из коры – важный показатель, их высокого качества. Получение качественных гранул из термомодифицированной коры березы зависит от давления прессования, которое напрямую связано с относительной длиной фильеры матрицы и физико-механическими свойствами исходного сырья, в первую очередь с коэффициентами трения и адгезии спрессованной древесной гранулы с цилиндрической поверхностью фильеры матрицы в пресс-грануляторах валкового типа. В настоящее время практически отсутствуют данные о коэффициентах адгезии и трения для термомодифицированной древесной коры, что не позволяет определить давление, развиваемое прессовочными валками в процессе прессования древесных гранул. На основании разработанной математической модели для расчета давления прессования в цилиндрической фильере матрицы коэффициенты трения и адгезии были объединены в коэффициент α, что позволило создать стенд и разработать методику его экспериментального определения. Проведенные исследования по получению гранул из термомодифицированной березовой коры показали, что обобщающий коэффициент α является функцией исходной влажности термомодифицированного сырья и давления прессования. Статистическая обработка экспериментальных результатов позволила получить уравнение регрессии для определения коэффициента α.

Сведения об авторах

О.Д. Мюллер, д-р техн. наук, проф.

В.И. Мелехов, д-р техн. наук, проф.

Н.Г. Пономарева, асп.

Т.В. Тюрикова, канд. техн. наук, доц.

Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова, наб. Северной Двины, д. 17, г. Архангельск, Россия, 163002; e-mail: ockar@mail.ru, n.ponomareva@narfu.ru

Ключевые слова

Для цитирования

Мюллер О.Д., Мелехов В.И., Пономарева Н.Г., Тюрикова Т.В. Влияние относительной длины фильеры матрицы на давление прессования термомодифицированной березовой коры в пресс-грануляторах валкового типа // Лесн. журн. 2017. № 5. С. 110–118. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.5.110

Литература

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Булатов И.А. Разработка процесса прессового гранулирования мелкодисперсных сред на примере минеральных порошков и древесных отходов: автореф. ... канд. техн. наук. М., 2012. – 19 с.

2. Богданович Н.И., Кузнецова Л.Н., Третьяков С.И., Жабин В.И. Планирование эксперимента в примерах и расчетах: учеб. пособие. Архангельск: САФУ, 2010. 126 с.

3. Попов А.Н., Любов В.К., Мюллер О.Д., Попова Е.И. Математическая модель и процесс производства древесного гранулированного топлива // Химия твердого топлива. 2016. № 2. С. 38–45.

4. Hodolic J., Vukelic Dj., Agarski B., Hudjik C. Briquetting of Biomass and Environmental Engineering // Proc. Quality Festival 2007-2. Conference about Quality of Life. Kragujevac, 2007. Pp. 8‒11. ISBN 85-86663-09-5.

5. Holm J.K., Henriksen U.B., Hustad J.E., Sørensen L.S. Toward an Understanding of Controlling Parameters in Softwood and Hardwood Pellets Production // Energy and Fuels. 2006. No. 20(6). Pp. 2686–2694.

6. Krizan P., Matus M., Kers J., Vukelic Dj. Change of Pressing Chamber Conicalness at Briquetting Process in Briquetting Machine Pressing Chamber // Acta Polytechnica. 2012. Vol. 52, no. 3. Pp. 60–65.

7. Krizan P., Šoos L., Matus M., Svatek M., Vukelic Dj. Evaluation of Measured Data from Research of Parameters Impact on Final Briquettes Density // Aplimat – Journal of Applied Mathematics. 2010. Vol. 3, no. 3. Pp. 69–76.

8. Krizan P., Vukelic Dj. Shape of Pressing Chamber for Wood Biomass Compacting // International Journal for Quality Research. 2008. Vol. 2, no. 3. Pp. 193–197.

9. Matus M., Krizan P. Modularity of Pressing Tools for Screw Press Producing Solid Biofuels // Acta Polytechnica. 2012. Vol. 52, no. 3. Pp. 71–76.

10. Myuller O.D., Melekhov V.I., Malygin V.I. Elastoplastic Deformation of Fine-Grain Media // Russian Engineering Research. 2015. Vol. 35, iss. 12. Pp. 911–918. 

Поступила 25.03.17

Ссылка на английскую версию:

UDC 674.812

DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.5.110

Influence of the Relative Length of the Matrix Drawplate on the Compacting Pressure of Thermally-Modified Birch Bark in the Roller Press-Granulators

O.D. Myuller, Doctor of Engineering Sciences, Professor

V.I. Melekhov, Doctor of Engineering Sciences, Professor

N.G. Ponomareva, Postgraduate Student

T.V. Tyurikova, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor

Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, Naberezhnaya Severnoy Dviny, 17, Arkhangelsk, 163002, Russian Federation; е-mail: ockar@mail.ru, n.ponomareva@narfu.ru

The process of obtaining of granulated biofuel from thermally-modified woodpulp by roller press granulators is a promising method for utilization of birch bark refuse wood. Density of bark pellets is an important indicator, of their high quality. The production of qualitative pellets from thermally-modified birch bark depends on the compacting pressure, which is directly associated with the relative length of the matrix drawplate and feedstock physical and mechanical properties, primarily with the friction and adhesion coefficients of the pressed wood pellet with the cylindrical surface of the matrix drawplate in the roller press granulators. At present, there are practically no data on the adhesion and friction coefficients for thermally-modified tree bark, which does not allow us to determine the pressure developed by the pressing rolls during the wood pellets pressing. Based on the developed mathematical model for calculating the compacting pressure in the cylindrical matrix drawplate, we combined the friction and adhesion coefficients into a factor α, which made it possible to create a stand and develop a technique for its experimental determination. The researches on obtaining granules from thermally-modified birch bark demonstrate that the generalizing coefficient α is a function of initial moisture content of thermally-modified raw material and compacting pressure. The statistical processing of the experimental results made it possible to obtain a regression equation for the determining coefficient α.

Keywords: granulation, thermally-modified, birch bark, fine mass, press-granulator, pellet, compacting pressure.

REFERENCES 

1. Bulatov I.A. Razrabotka protsessa pressovogo granulirovaniya melkodispersnykh sred na primere mineral'nykh poroshkov i drevesnykh otkhodov: avtoref. dis. … kand. tekhn. nauk [Development of a Granulation Technology for Small-Grain Media for the Example of Mineral Powder and Wood Waste: Cand. Eng. Sci. Diss. Abs.]. Moscow, 2012. 19 p.

2. Bogdanovich N.I., Kuznetsova L.N., Tret'yakov S.I., Zhabin V.I. Planirovanie eksperimenta v primerakh i raschetakh: ucheb. posobie [Design of Experiments in Examples and Calculations]. Arkhangelsk, SAFU Publ., 2010. 126 p. (In Russ.)

3. Popov A.N., Lyubov V.K., Myuller O.D., Popova E.I. Matematicheskaya model' i protsess proizvodstva drevesnogo granulirovannogo topliva [Mathematical Model and Process for Production of Granulated Fuel Wood]. Khimiya tverdogo topliva [Solid Fuel Chemistry], 2016, no. 2, pp. 38‒45.

4. Hodolic J., Vukelic Dj., Agarski B., Hudjik C. Briquetting of Biomass and Environmental Engineering. Proc. Quality Festival 2007-2. Conference about Quality of Life. Kragujevac, 2007, pp. 8‒11, ISBN 85-86663-09-5.

5. Holm J.K., Henriksen U.B., Hustad J.E., Sørensen L.S. Toward an Understanding of Controlling Parameters in Softwood and Hardwood Pellets Production. Energy and Fuels, 2006, no. 20(6), pp. 2686–2694.

6. Krizan P., Matus M., Kers J., Vukelic Dj. Change of Pressing Chamber Conicalness at Briquetting Process in Briquetting Machine Pressing Chamber. Acta Polytechnica, 2012, vol. 52, no. 3, pp. 60–65.

7. Krizan P., Šoos L., Matus M., Svatek M., Vukelic Dj. Evaluation of Measured Data from Research of Parameters Impact on Final Briquettes Density. Aplimat – Journal of Applied Mathematics, 2010, vol. 3, no. 3, pp. 69–76.

8. Krizan P., Vukelic Dj. Shape of Pressing Chamber for Wood Biomass Compacting. International Journal for Quality Research, 2008, vol. 2, no. 3, pp. 193–197.

9. Matus M., Krizan P. Modularity of Pressing Tools for Screw Press Producing Solid Biofuels. Acta Polytechnica, 2012, vol. 52, no. 3, pp. 71–76.

10. Myuller O.D., Melekhov V.I., Malygin V.I. Elastoplastic Deformation of Fine-Grain Media. Russian Engineering Research, 2015, vol. 35, iss. 12, pp. 911–918. 

For citation: Myuller O.D., Melekhov V.I., Ponomareva N.G., Tyurikova T.V. Influence of the Relative Length of the Matrix Drawplate on the Compacting Pressure of Thermally-Modified Birch Bark in the Roller Press-Granulators. Lesnoy zhurnal [Forestry journal], 2017, no. 5, pp. 110–118. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.5.110