外界對系統(tǒng)所做功加上系統(tǒng)熱量增量，等于單位時間內(nèi)系統(tǒng)內(nèi)能的增量，這就是熱力學(xué)第一定律，即式中形為外界對系統(tǒng)所做的功，由于外界沒有對系統(tǒng)做功。 導(dǎo)熱微分方程又來描述導(dǎo)熱過程的共性，求解微分方程的實質(zhì)就是求解導(dǎo)熱問題。給出用以表征該特定問題的定解條件，作為一些附加條件，可對導(dǎo)熱微分方程進行求解，溫度場可求得。構(gòu)成一個具體導(dǎo)熱問題完整數(shù)學(xué)描述的條件是具有導(dǎo)熱微分方程及定解條件。定解條件中只有邊界條件，沒有初始條件，這是對穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱。本文利用加權(quán)余量法給出有限元方程。求解微分方程的方法中，應(yīng)用廣泛的是加權(quán)余量法。若邊界條件與微分方程中引入精確解，則余量都為零，這發(fā)生在區(qū)域內(nèi)與邊界上的任何一點。
該方法先假定一組近似函數(shù)，該函數(shù)在全域上，且?guī)в写▍?shù)，該近似解存在余量，即邊界條件和微分方程不能得到精確滿足。在加權(quán)平均的意義下消除余量，就得到加權(quán)余量法的方程。在近似分析時，待定參量存在于近似函數(shù)中，這可供選擇，前述余量加權(quán)積分值為零，這發(fā)生在某種平均意義上。邊界條件的確定本章中所研究環(huán)模的溫度場是穩(wěn)態(tài)的，其主要是把環(huán)模與物料接觸的內(nèi)表面看作熱源面，熱量以熱流密度的形式傳給物料，所建環(huán)模的短邊面與周圍空氣接觸，導(dǎo)致部分熱量散失，其傳熱方式為對流傳熱，經(jīng)過實地測量測得環(huán)模壓塊機穩(wěn)定工作時，模孔內(nèi)溫度是2500C，與空氣接觸的環(huán)模表面溫度為800C，周圍空氣溫度為250C，設(shè)置選項，與溫度場求解關(guān)聯(lián)，時間步長定為一個時間周期T，然后計算求解該溫度場。之所以求解較快，是由于含有簡單參數(shù)和模型，完成求解后，后處理繼續(xù)。環(huán)模溫度場分布云圖可在通用后處理器中查看，分別對兩種不同的環(huán)模模型施加載荷求解，分析不同環(huán)模的溫度場分布和變化，兩種環(huán)模的溫度場及熱流密度云。不均勻是不同環(huán)模溫度分布的特點，生物質(zhì)成型過程中與模孔壁面摩擦所產(chǎn)生的溫度由中心到環(huán)模表面呈梯度變化，而模具接觸表面溫度最高。雖然兩模孔內(nèi)壁溫度都設(shè)置為2500C，但就局部和整體而言，倒角的環(huán)模溫度場分布較為平緩，因此其更適合用于生物履成型。兩種環(huán)模的熱流密度傳輸云圖可以看出，兩個環(huán)模的熱流密度的傳輸程度也是不同的，在未倒角的環(huán)模棱角處熱流密度比較集中，且最大值為697.93W/m2，而經(jīng)過倒角的環(huán)模雖在倒角處也有熱流密度集中現(xiàn)象，但其最大值為580.54 W/m2，故未倒角的環(huán)模在棱角處更易產(chǎn)生熱應(yīng)力。
考慮生物質(zhì)秸稈的話，粘接力增加，木質(zhì)素開始軟化，這些是當(dāng)秸稈顆粒溫度達到(70-110) oC左右時發(fā)生的，生物質(zhì)壓塊的形成，是秸稈顆粒緊密粘結(jié)的結(jié)果，這是由木質(zhì)素軟化程度加劇造成的，發(fā)生于2500C左右。因此環(huán)模顆粒壓塊機雖然不需要加熱系統(tǒng)，卻能得到，質(zhì)量高的玉米秸稈顆粒成型產(chǎn)品，從某方面上講降低了能耗，減少了運行成本。本章介紹了三維穩(wěn)態(tài)傳熱的有限元求解列式及基本理論。環(huán)模溫度場有限元模型的建立，邊界條件的處理原則和初始條件的合理確定，模孔未倒角和倒角的兩種環(huán)模溫度場及熱流密度的分布情況的求解，并對兩種環(huán)模所得的結(jié)果進行對比分析。根據(jù)模擬結(jié)果得知，倒角的環(huán)模模孔處不易產(chǎn)生熱應(yīng)力以及應(yīng)力集中，更適用于生物質(zhì)材料的成型。從溫度場的分布得知，環(huán)模壓塊機在保證玉米秸稈顆粒成型的效果和質(zhì)量的前提下，因其不需要加熱系統(tǒng)，從而降低系統(tǒng)的能耗，從實質(zhì)上降低了生產(chǎn)成本。環(huán)模溫度場的分析不僅為生物質(zhì)致密成型工藝提供合理的理論依據(jù)，同時為下一章的耦合場分析做提前準(zhǔn)備。轉(zhuǎn)載請注明：富通新能源顆粒機壓塊機
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