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棉秆重组材具有与木质人造板相媲美的优异性能,是棉秆资源利用的新途径。为解决森林资源不足、农作物秸秆浪费等问题,本文对棉秆重组材生产的重要前处理工序——干燥工艺,即疏解棉秆的热风干燥特性及其烘干设备进行了设计研究。利用数字型洞道干燥试验装置进行了单因素试验和正交试验,探讨了热风温度、风速、疏解棉秆初始含水率以及铺装质量对干燥时间、干燥速率的影响与疏解棉秆的热风干燥数学模型,研究了热风干燥后疏解棉秆的力学特性。课题的研究工作主要包括四部分内容:第一部分:疏解棉秆热风干燥特性研究;第二部分:疏解棉秆热风干燥数学模型的建立;第三部分:干燥后疏解棉秆的力学抗弯强度测试;第四部分:疏解棉秆烘干窑的设计。取得的主要结论如下:(1)疏解棉秆热风干燥过程是降速干燥过程,受控于内部水分扩散,整个干燥过程无恒速干燥阶段,干燥速率主要受内部水分扩散速率限制。(2)热风温度、风速是影响疏解棉秆热风干燥特性的主要指标。疏解棉秆热风干燥终止时间随风温、风速的增加而减少,随初始含水率、铺装质量的增加而增加。当疏解棉秆的初始含水率为100%,铺装质量为7.9kg/m2时,在热风干燥温度为120℃、风速为2.6m/s的条件下将疏解棉秆干燥至含水率为6%时,所需的干燥时间为12min。(3)通过正交试验的结果和方差分析可知,相对于风速,风温、初始含水率以及铺装质量对干燥终止时间和能量损耗的影响都是极显著水平。对正交试验结果进行极差分析,找出了疏解棉秆热风干燥的最优参数组合为:风温120℃、风速2.6m/s、铺装质量7.9kg/m2。(4)改良的Page模型MR=exp[-(kt)n]可用于描述疏解棉秆热风干燥曲线,通过回归得到:n=0.96,k与热风温度T、风速V、初始含水率W和铺装质量M的关系为:k=0.0018T+0.0213V-0.0006W-0.0038M+0.0068。该模型可预测疏解棉秆热风干燥的水分变化,具有一定实际应用价值。(5)完成了疏解棉秆烘干窑的设计,主要包括对窑体进行总体结构设计,窑车设计以及热风炉选型。窑内干燥室尺寸为4.2m×3.4m×2.5m,窑体尺寸为5.75m×4.1m×2.95m。窑内完成一次干燥所需的最低新鲜空气量为1386kg,最低热量为985084kJ。热风炉选用立式水平炉排手烧式小型热风炉,燃料为废弃的农作物秸秆以及废木屑,并采用直接烟道气式的加热形式,以提高热源利用率。