劉金龍等
摘 要:密實(shí)度是捆型秸稈的重要參數(shù),在運(yùn)輸過(guò)程中對(duì)其散捆率、完整性有一定影響。本文通過(guò)振動(dòng)模擬試驗(yàn)、實(shí)際路況試驗(yàn)并結(jié)合理論分析,研究了捆型小麥秸稈運(yùn)輸前后密實(shí)度的變化。試驗(yàn)表明,秸稈捆經(jīng)過(guò)振動(dòng)模擬試驗(yàn)、實(shí)際路況試驗(yàn)后,秸稈捆密實(shí)度均值和標(biāo)準(zhǔn)差都會(huì)變小,會(huì)使得完整性降低、散捆率升高。
關(guān)鍵詞:密實(shí)度 捆型秸稈 散捆率 完整性
中圖分類(lèi)號(hào):G71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2014)05(b)-0206-02
秸稈直燃發(fā)電能夠?qū)⒔斩挼托紵D(zhuǎn)化為集中高效燃燒,能避免秸稈隨處焚燒現(xiàn)象,對(duì)防治環(huán)境污染有一定作用,是秸稈能源化利用的一種重要方式[1,2]。秸稈分布廣、密度低、體積大、收獲季節(jié)性強(qiáng)等特點(diǎn),使秸稈的持續(xù)供應(yīng)成為秸稈直燃發(fā)電發(fā)展的主要瓶頸[3,4]。為保證秸稈的持續(xù)供應(yīng),需將秸稈進(jìn)行打捆以提高存儲(chǔ)運(yùn)輸效率。密實(shí)度、散捆率、完整性是秸稈捆在運(yùn)輸和儲(chǔ)藏中需要考慮的三個(gè)指標(biāo)。其中,密實(shí)度是指秸稈捆內(nèi)秸稈所充實(shí)的程度;散捆率是指一定數(shù)量的秸稈捆中散捆捆型占總數(shù)的百分比(通常秸稈捆有一道繩子斷裂即認(rèn)定為散捆);完整性是指搬運(yùn)和運(yùn)輸前后秸稈捆內(nèi)部秸稈的損失比例。
1 秸稈捆密實(shí)度
秸稈捆密實(shí)度的大小由打捆機(jī)的性能決定,由于打捆機(jī)壓縮部件的壓力可以調(diào)節(jié),所以密實(shí)度可以在一定范圍內(nèi)變化。密實(shí)度的設(shè)置應(yīng)綜合考慮秸稈硬度、打捆繩質(zhì)量等因素。密實(shí)度如果太大,打捆繩內(nèi)部應(yīng)力會(huì)很大,在運(yùn)輸過(guò)程中可能會(huì)造成打捆繩斷裂,以致散捆率增大;密實(shí)度如果太小,一方面,單位質(zhì)量的秸稈所需捆數(shù)增大,增加了打捆成本和運(yùn)輸成本;另一方面,秸稈捆內(nèi)部會(huì)很松散,運(yùn)輸過(guò)程容易造成秸稈損失,以致完整性降低。對(duì)于方捆打捆機(jī),壓縮方式為分片式壓縮,秸稈捆出現(xiàn)了密實(shí)度分布不均的情況(如圖1所示)。
2 試驗(yàn)裝置與方法
2.1 試驗(yàn)材料
小型方捆小麥秸稈捆,2道打捆繩,由撿拾打捆機(jī)打捆而成長(zhǎng)85 cm,寬40 cm,高35 cm,質(zhì)量13 kg左右。
大型方捆小麥秸稈捆,6道打捆繩,由大型臥式打捆機(jī)和豎式打捆機(jī)打捆而成,長(zhǎng)170 cm,寬115 cm,高85 cm,質(zhì)量300 kg左右。
2.2 試驗(yàn)裝置
撿拾打捆機(jī):THB1060型,上海世達(dá)爾現(xiàn)代農(nóng)機(jī)有限公司生產(chǎn)。
臥式打捆機(jī):HFJWD-100型,山東臨清市弘發(fā)棉麻機(jī)械制造公司生產(chǎn)。
豎式打捆機(jī):YK2-40CK型,山東省臨清市鳴宇機(jī)械制造有限公司生產(chǎn)。
振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái):TPJ型,濟(jì)南試金集團(tuán)有限公司生產(chǎn)。
密實(shí)度計(jì):TYD-2型,浙江托普儀器有限公司生產(chǎn)。
2.3 試驗(yàn)方法
由于目前沒(méi)有專(zhuān)用的秸稈捆密實(shí)度測(cè)量?jī)x,本試驗(yàn)采用測(cè)量土壤硬度和緊實(shí)度的土壤硬度計(jì)。TYD-2型土壤硬度計(jì)的測(cè)量部分為45 mm的前端為圓錐形的鐵質(zhì)長(zhǎng)桿探頭,測(cè)量時(shí),將探頭插入被測(cè)物體,儀器會(huì)自動(dòng)記錄下探頭所受力的最大值。
本試驗(yàn)采用五點(diǎn)測(cè)量法(LW面、LH面、WH面每個(gè)面的中心和距離四個(gè)頂點(diǎn)10 mm處)。對(duì)于小型方捆秸稈捆,LW面探頭的插入長(zhǎng)度為20 mm,LH面探頭的插入長(zhǎng)度為24 mm,WH面探頭的插入長(zhǎng)度為45 mm。而對(duì)于大型方捆秸稈捆,各面探頭均為全部插入(45 mm)。振動(dòng)試驗(yàn)采用小型方捆秸稈捆,實(shí)際路況試驗(yàn)采用大型方捆秸稈捆。
3 試驗(yàn)結(jié)果與分析
3.1 振動(dòng)模擬試驗(yàn)
將小型方捆秸稈捆放置在振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的振動(dòng)平臺(tái)上,用尼龍繩將其扎緊,使秸稈捆在振動(dòng)時(shí)與振動(dòng)平臺(tái)無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)物流行業(yè)的相關(guān)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),將振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的振幅設(shè)置為10 mm,振動(dòng)頻率設(shè)置為4 Hz。
由于振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)尺寸的限制,選取2個(gè)小型方捆小麥秸稈捆為試驗(yàn)對(duì)象,在振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上的放置方向如圖3、圖4所示,振動(dòng)時(shí)間為30 min,振動(dòng)方向?yàn)樯舷抡駝?dòng)。2個(gè)秸稈捆的參數(shù)見(jiàn)表1。在振動(dòng)前后,分別用密實(shí)度計(jì)對(duì)秸稈捆1和秸稈捆2各面5個(gè)測(cè)點(diǎn)測(cè)量密實(shí)度,取平均值,振動(dòng)前后秸稈捆密實(shí)度均值變化如圖5、圖6所示,振動(dòng)前后秸稈捆密實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)差變化如圖7、圖8所示。
(1)秸稈捆1和秸稈捆2密實(shí)度均值減?。ㄈ鐖D5、圖6所示),其原因?yàn)椋盒⌒徒斩捓τ蓳焓按蚶C(jī)打捆而成,其松散程度和繩子的應(yīng)力要遠(yuǎn)小于大型秸稈捆,在經(jīng)過(guò)振動(dòng)試驗(yàn)后,秸稈捆有向外膨脹的趨勢(shì),秸稈捆體積略有增大,使得秸稈捆內(nèi)部秸稈間隙增大、充實(shí)程度降低,所以各測(cè)點(diǎn)密實(shí)度均值減小。
(2)秸稈捆1和秸稈捆2密實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)差減小(如圖7、圖8所示),原因?yàn)楦呙軐?shí)度區(qū)域會(huì)對(duì)低密實(shí)度區(qū)域產(chǎn)生擠壓的作用,使得低密實(shí)度區(qū)域的密實(shí)度增大;同時(shí),高密實(shí)度區(qū)域會(huì)有膨脹的趨勢(shì),使得自身密實(shí)度減小,導(dǎo)致秸稈捆內(nèi)各點(diǎn)密實(shí)度差異性減小,密實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)差變小。
3.2 實(shí)際路況試驗(yàn)
在實(shí)際路況條件下,由于運(yùn)輸?shù)姆奖愫瓦\(yùn)輸成本的限制,小型方捆秸稈捆大多數(shù)都被重新打成大型方捆秸稈捆,選取大型方捆小麥秸稈捆為試驗(yàn)對(duì)象。大型方捆秸稈捆的打捆設(shè)備主要有兩種:一種是臥式打捆機(jī);另一種是豎式打捆機(jī)。
臥式打捆機(jī)和豎式打捆機(jī)由于壓縮方向的不同,所打的捆密實(shí)度的分布也不太相同。豎式打捆機(jī)的秸稈捆為豎直放置,壓縮方向?yàn)閱蝹?cè)向下壓縮,同時(shí)采用分片式壓縮,所以豎直放置的秸稈捆的密實(shí)度出現(xiàn)了從上到下密實(shí)度逐漸增大的趨勢(shì);而臥式打捆機(jī)的壓縮方向?yàn)樗椒较颍ㄆ叫杏贚方向),壓縮方向?yàn)閮蓚?cè)向中間壓縮,同時(shí)采用分片式壓縮,所打的秸稈捆密實(shí)度分布和撿拾打捆機(jī)所打的小型方捆類(lèi)似。
分別以臥式打捆機(jī)和豎式打捆機(jī)所打大型方捆秸稈捆為試驗(yàn)對(duì)象,運(yùn)輸起點(diǎn)為河南省周口市太康縣,運(yùn)輸終點(diǎn)為國(guó)能鹿邑生物發(fā)電有限公司,用密實(shí)度計(jì)對(duì)運(yùn)輸前后對(duì)大型方捆秸稈捆各面的密實(shí)度進(jìn)行測(cè)量,各面為5個(gè)測(cè)點(diǎn)取平均值,試驗(yàn)方法與振動(dòng)試驗(yàn)相同,密實(shí)度均值變化如圖11、圖12所示,密實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)差變化如圖13、圖14所示。大型方捆秸稈捆在運(yùn)輸后密實(shí)度均值與密實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)差都變小,這和振動(dòng)試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果一致。在運(yùn)輸過(guò)程中,秸稈捆高密實(shí)度區(qū)域會(huì)對(duì)低密實(shí)度區(qū)域產(chǎn)生擠壓的作用,使得低密實(shí)度區(qū)域的密實(shí)度增大;同時(shí),高密實(shí)度區(qū)域會(huì)有膨脹的趨勢(shì),使得自身密實(shí)度減小,所以秸稈捆密實(shí)度均值變小。同時(shí),由于秸稈捆不斷振動(dòng),高密實(shí)度區(qū)域和低密實(shí)度區(qū)域內(nèi)部各點(diǎn)密實(shí)度的差異性也會(huì)減小,所以秸稈捆密實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)差也變小。
4 結(jié)論
振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)模擬試驗(yàn)和實(shí)際路況試驗(yàn)均表明,小型方捆秸稈捆和大型方捆秸稈捆在經(jīng)過(guò)振動(dòng)后,各面密實(shí)度減小,且各點(diǎn)密實(shí)度差異性也減小,會(huì)導(dǎo)致完整性降低;在運(yùn)輸過(guò)程中,秸稈捆體積有膨脹的趨勢(shì),使得打捆繩張力增大,會(huì)導(dǎo)致散捆率升高。
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