生物质秸秆热特性的测定分析及DSC曲线拟合

【摘要】：生物质秸秆是我国的宝贵资源,热特性是秸秆能源化利用的基础,为了进一步分析探讨不同地域、不同种类生物质秸秆热特性,采集水稻、小麦和油菜三种生物质秸秆样品485个,其中水稻317个,小麦46个,油菜122个,测定样品在常温下的比热容和导热系数,比较分析不同地域、不同种类生物质秸秆的比热容和导热系数,探讨不同含水率、不同粒径、不同堆积密度对其比热容和导热系数的影响。另外,使用DSC200F3型差式量热扫描仪,采用参比法测定了水稻和小麦的比热容,对用品比热容测定结果和DSC曲线进行了统计和分析,并使用MATLAB对样品的DSC曲线分别进行高斯函数(Gaussian)、多项式函数(Polynomial)和有理数函数(Rationd)拟合,分别建立了水稻和小麦秸秆比热容拟合模型,并对模型进行了外部验证。主要研究结果如下： (1)比较不同地域、不同种类的生物质秸秆的比热容和导热系数,结果表明,对于水稻秸秆比热容而言,湖北、湖南和云南的水稻秸秆比热容之间均有极显著差异。对于水稻秸秆导热系数而言,湖北和湖南之间无明显差异,云南省水稻秸秆的导热系数与湖南和湖北的之间具有极显著差异；对于油菜秸秆而言,湖南和四川的油菜秸秆比热容和导热系数与湖北省之间有极显著差异,湖南和四川之间无显著差异。通过对不同种类生物质秸秆热特性分析比较可知,小麦秸秆和油菜秸秆比热容之间无显著差异,但二者都与水稻秸秆有极显著性差异；水稻秸秆和油菜秸秆导热系数之间有显著性差异,水稻与小麦、油菜与小麦导热系数之间无显著性差异。 (2)探讨了不同的含水率、粒径以及堆积密度各个因素对导热系数和比热容的影响。结果表明,在一定范围内,随着含水率的增大,导热系数逐渐增大,含水率对小麦秸秆的导热系数影响显著,对水稻秸秆、油菜秸秆的导热系数影响极显著；比热容呈现出减小的趋势,含水率对水稻秸秆比热容影响不显著,对小麦秸秆比热容有极显著影响。使用筛网将水稻秸秆样品分成5种颗粒粒径的样品,分别是20目、20-40目、40-60目、60-80目以及80目。随着颗粒粒径的减小,导热系数逐渐增大,水稻秸秆样品的比热容先增大,在80目的时候又有所减小。方差分析结果表明,粒径的大小对水稻秸秆的导热系数和比热容都有极显著影响。随着堆积密度的增大,水稻秸秆、小麦秸秆和油菜秸秆样品的导热系数值明显增大,堆积密度对水稻秸秆导热系数有极显著影响,对小麦秸秆和油菜秸秆的导热系数影响显著。然而随着堆积密度的改变,三种秸秆样品的比热容变化不明显,方差分析也表明堆积密度对三种秸秆样品的比热容影响不显著。 (3)利用DSC200F3型差式量热扫描仪,采用参比法分别测定了水稻和小麦样品在不同温度下的比热容,并对测定结果和DSC曲线进行了统计分析；采用高斯函数(Gaussian)、多项式函数(Polynomial)和有理数函数(Rationd)分别对水稻和小麦样品的DSC曲线进行拟合,建立了水稻秸秆和小麦秸秆比热容拟合模型。结果表明,在30℃-200℃温度范围内,水稻秸秆比热容介于0.7886J/mg.K-6.5895J/mg.K之间,小麦秸秆比热容介于0.5831/mg.K-6.4835J/mg.K之间,温度对比热容有很大影响,同时受地域、品种和生长环境的影响也较大；水稻秸秆和小麦秸秆品种间的DSC曲线的变化规律及形状基本一致,DSC曲线是近似于正态分布曲线,并有明显的“拖尾”现象；水稻秸秆和小麦秸秆比热容曲线可以采用高斯函数(Gaussian)进行描述,水稻秸秆比热容测试值与拟合模型预测值之间的相关系数R2为0.9986；和方差SSE和标准差RMSE值分别为0.6481和0.0454；小麦秸秆比热容测试均值与拟合模型预测值之间的相关系数R2为0.9988；和方差SSE以及均方根误差RMSE值分别为0.8312和0.0514,有较高的预测精度。 【关键词】：生物质秸秆 热特性 测定分析 DSC 曲线拟合
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：S216.2
【目录】：

• 目录4-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 研究的目的意义10-11
• 1.2 国内外相关研究现状11-14
• 1.2.1 国外相关研究现状11-12
• 1.2.2 国内相关研究现状12-14
• 1.3 主要研究内容与技术路线14-16
• 1.3.1 主要研究内容14
• 1.3.2 技术路线14-16
• 2 生物质秸秆热特性的测定及其统计分析16-23
• 2.1 材料与方法16-18
• 2.1.1 样品采集与制备16-17
• 2.1.2 仪器与设备17
• 2.1.3 热特性测定与分析17-18
• 2.2 结果与分析18-22
• 2.2.1 不同地域秸秆热特性测定结果与分析18-21
• 2.2.2 不同种类秸秆热特性测试结果与分析21-22
• 2.3 本章小结22-23
• 3 生物质秸秆热特性影响因素研究23-35
• 3.1 材料与方法23-25
• 3.1.1 样品的采集与制备23
• 3.1.2 仪器与设备23
• 3.1.3 热特性测定与分析23-25
• 3.2 试验结果与分析25-34
• 3.2.1 不同含水率对秸秆热特性参数的影响25-29
• 3.2.2 不同粒径对秸秆热特性参数的影响29-30
• 3.2.3 不同堆积密度对秸秆热特性参数的影响30-34
• 3.3 本章小结34-35
• 4 基于DSC的水稻、小麦秸秆比热容分析与曲线拟合35-50
• 4.1 材料与方法35-39
• 4.1.1 样品采集与制备35-36
• 4.1.2 仪器与设备36
• 4.1.3 测试原理与方法36-38
• 4.1.4 曲线拟合方法与评价38-39
• 4.2 结果与分析39-48
• 4.2.1 水稻与小麦秸秆比热容测试数据统计39-43
• 4.2.2 水稻与小麦秸秆比热容DSC曲线分析43-44
• 4.2.3 水稻与小麦秸秆比热容DSC曲线拟合44-48
• 4.3 本章小结48-50
• 5 结论与进一步研究设想50-52
• 5.1 主要研究结论50-51
• 5.2 进一步研究设想51-52
• 参考文献52-56
• 致谢56

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

导热系数测量方法与应用分析    闵凯,刘斌,温广

散体热导率的实验研究    陈福,徐志明,杨善让

均匀粒径堆体积热导率的实验研究    赵晓彤,赵景林,孙灵芳,徐志明,杨善让,宋之平

松散煤体导热系数测定实验    李建伟,葛岭梅,徐精彩,文虎

煤焦比热容的模型与DSC实验研究    陈珣;傅培舫;周怀春;

用DSC法测定固体无机物的比热    包世星,于振兴

生物质能利用技术的研究及发展    马隆龙;

混合碳酸盐的DSC测量与比热容分析    任楠;王涛;吴玉庭;马重芳;

中国作物秸秆资源利用现状分析    高祥照,马文奇,马常宝,张福锁,王运华

热线法测定散体硫化矿石导热系数    毛丹;陈沅江;吴超;

松散煤体热物性测试及其温度场分布规律研究    陈清华

秸秆资源评价与利用研究    毕于运

颗粒饲料热特性参数的研究    彭小飞

生物质快速热解试验台的研制及实验研究    王亮

果蔬导热系数的测定及山药内部温度场研究    兰维娟

合肥市秸秆综合利用的问题研究    姜树

散堆硫化矿石典型导热特性研究    毛丹

添加外源纤维素酶对土壤原生纤维素酶活性的影响    李飒;聂俊华;

生物质气化导热油传导供热烘烤烟叶研究    王喜功;杨旭亮;李仁政;赵湘江;杨晓东;周建;杜传印;

一株高效秸秆纤维素降解真菌的分离、鉴定及系统发育分析    李方正;唐亮;赵建文;王文娟;赵宏坤;

江西省农林秸秆炭开发应用的途径与前景    王小东;王玉;周文才;

作物秸秆综合开发利用途径探讨    李东升;周为华;朱新开;李春燕;郭文善;

秸秆还田对土壤特性和作物生产的影响    李东升;周为华;范佳;宋森楠;李春燕;朱新开;

农作物秸秆利用技术现状及发展对策    王璐;肖健;

外源纤维素酶对不同底物下土壤原生纤维素酶活性的影响    李飒,聂俊华,韩玮

纤维素分解菌的分离筛选    曾青兰;

农村生物质资源的合理利用途径探讨    丁兆运;

玉米秸秆在人工瘤胃反应器中的厌氧转化    岳正波;胡真虎;俞汉青;

秸秆、蓝藻和餐厨废弃物等生物质资源化利用的进展与探讨    翟志军;李俊;陈祥松;吴金勇;姚建铭;

广西农林废弃物热解汽化技术现状及展望    陈伟强;冼萍;黄世钊;周航;

生物质(秸秆)成型燃料制备技术应用与市场需求展望    周斌;雷建国;魏然;

长沙地区低碳农业发展的几点思考    蔡立湘;纪雄辉;彭新德;李明德;倪笑;

秸秆揉碎加工机械及工艺的试验研究    李林;张庆旭;赵满全;赵振国;

链条滑轨式棉柴夹持起拔机构设计与仿真    张国忠;周勇;沈茂;卢元爽;李兆东;李怡;

青贮饲料收获机关键部件设计与应用研究    赵满全;韩宝生;佘大庆;刘伟峰;刘汉涛;陈铁英;

芒草茎秆弯曲特性试验    姚珺;李明;汤楚宙;刘逸帆;

玉米秸秆去叶装置设计与试验    朱新华;杨中平;郭康权;吴永锋;查峥;

基于凹凸棒石粘土的麦秸木质陶瓷制备与性能表征    吴文涛

有机废弃物CO_2施肥发酵过程中基质理化性状变化及残渣培肥土壤的作用    李玲玲

毛竹颗粒表面化学/水热修饰及其增强PVC基复合材料性能表征    王会

饲料的吸湿解吸平衡规律和颗粒饲料冷却的模型拟合    刘焕龙

长期施用化肥和稻草下红壤性水稻土钾素肥力演变规律的研究    廖育林

循环农业发展研究    刘倩

颗粒物对藻华生物的絮凝作用及其分形数值模拟研究    王洪亮

多孔介质对太阳池性能影响的研究    史玉凤

木质纤维素大分子白腐菌改性机制及热解性质研究    杨雪薇

秸秆和秸秆木质素在土壤中的降解及其对土壤性质的影响    刘继培

膨化饲料特性及带式穿流干燥机气流场数值模拟研究    王超

一株热带假丝酵母利用木糖生长及其产酒精特性的研究    刘兰杰

湖北省农村沼气产业化发展模式与对策研究    刘莹玉

基于能值分析的循环农业发展研究    周海川

玉米秸秆预处理及对发酵产氢效果影响研究    曾召刚

玉米秸秆腐解复合菌系CSS-1的构建、菌群组成及腐解特性研究    刘尧

碎玉米秸秆卷压特性的研究    赵何

木糖发酵菌种的筛选及利用玉米秸秆产乙醇工艺的研究    王罗琳

不同有机土栽培基质对大棚黄瓜生长和产量的影响    魏民

秸秆生物发酵对日光温室辣椒越冬栽培的影响    付乃旭

北欧国家的生物质能开发及启示    汪业林;

抗虫棉保留利用营养枝的效应和技术研究    董合忠,李振怀,李维江,唐薇,曲惠英,张冬梅

冬小麦小叶型与经济系数及超高产的关系    李均先,李希鹏,王晓彦,吕秀敏

秸秆焚烧对农田土壤动物群落结构的影响    解爱华;付荣恕;

氮水耦合对玉米产量和品质及氮肥利用率的影响    邵国庆;李增嘉;苏诗杰;王本翠;赵建波;郑延海;韩宾;宁堂原;

不同类型钾肥对甘薯钾素积累和利用率的影响    王锋;王汝娟;陈晓光;史春余;

主要农作物秸秆还田技术模式    胡荣根;

综述棉籽的深加工及综合利用    郑晓吉;周金玲;罗鹏;

杂交稻叶面专用新药“稻多收”的增产效果研究    印天寿,唐玉华,储修云

单季晚稻高产特性及其配套技术分析    温怀楠,赵建平,刘金弟

生物质热解动力学建模及锥式闪速热解装置设计理论研究    王述洋

秸秆颗粒燃料冷态压缩成型实验研究及数值模拟    胡建军

生物质热裂解制油机理试验研究及流化床闪速热裂解装置设计    洪军

竹材热解过程的研究    邓天昇

有机肥对谷子生育性状及产量影响的研究    祁宏英

木材热物性测试的理论与试验研究    王玉芝

生物质热裂解实验研究及热裂解产物利用    王栋

细胞质雄性不育玉米增产的生理机制    李从锋

非稳态法测量不良导体导热系数的研究    李才对

农牧交错带地膜春玉米生态特征及其氮肥效应的研究    王瑞军

不同栽培模式和锌肥对干旱半干旱地区夏玉米抗旱性的影响    李萌

不同类型甘蔗品种的叶梢产量及其养牛效益比较    许红

探针法测量水稻秸秆热导率    陆琳;陆方;罗永浩;刘振华;

酸预处理对水稻秸秆沼气发酵的影响    覃国栋;刘荣厚;孙辰;

高邮市秸秆能源化利用增效模式    张才志;

Ca~(2+)盐对水稻秸秆热裂解特性的影响    黄承洁;姬登祥;于凤文;艾宁;计建炳;

热重分析法研究水稻秸秆热裂解特性    姬登祥;艾宁;王敏;于凤文;姜洪涛;计建炳;

pH值对水稻秸秆厌氧发酵产沼气的影响    王永泽;邵明胜;王志;陈雄;李冬生;王金华;

农林废弃物成分分析及其综合利用前景展望    沈琦;王敏;艾宁;陆向红;计建炳;

原料预处理对生物质热裂解动力学特性的影响    姬登祥;黄承洁;于平;于凤文;艾宁;计建炳;

Mg~(2+)作用下水稻秸秆热裂解特性及动力学模拟    黄承洁;姬登祥;于平;于凤文;艾宁;计建炳;

小麦秸秆转化为可发酵糖的研究    刘娜,石淑兰,张小英

水稻秸秆制备生态有机复合肥的工艺研究    程雪松;何秀院;唐瑜;

复合菌系XDC-2分解未经化学处理的水稻秸秆    王慧;刘小平;郭鹏;高瑞芳;王小芬;崔宗均;

水稻秸秆腐熟对土壤微生物及土壤理化指标的影响    顾金刚;李世贵;龚明波;冯新光;姜瑞波;

三组微生物菌群分解油菜秸秆的消化液性质比较    吕育财;崔宗均;王小芬;李宁;龚大春;

水稻秸秆品质与稻米品质同步遗传改良的研究    郑金贵;王逸群;许明;刘峰;蒋家焕;陈福禄;林世强;

常温干式厌氧发酵水稻秸秆产沼气试验研究    刘伟伟;马欢;王继先;朱德泉;夏萍;

NaOH预处理对水稻秸秆沼气发酵的影响    覃国栋;刘荣厚;孙辰;

秸秆两相厌氧消化产酸相发酵工艺    吴振兴;陈晓晔;杨占春;朱建良;

四株不同属真菌粗酶液协同降解水稻秸秆效果的比较研究    谢占玲;何智媛;

低温菌复合系SFL在水稻秸秆发酵中的定殖及动态    杨洪岩;王小芬;高丽娟;李献梅;崔宗均;

兴化10万亩水稻秸秆旋耕还田    记者 王庭君

日又现500余头疑似“辐射牛”流散    

毛集实验区2万亩水稻秸秆成了抢手货    李长政

水稻秸秆机械全量还田小麦高产栽培技术    江都市作栽站

溆浦：油菜秸秆还田 保护农村环境    记者 肖军　黄巍 通讯员 王继云 李水明 黄辉

小麦秸秆巧利用    高科

小麦秸秆勿焚烧直接切碎还田好    

涿州“新式武器”让小麦秸秆变废为宝    王秀敏

故城农民把小麦秸秆当成“宝”    许士锁 崔锋

博兴县探索小麦秸秆利用新思路    本报记者 杨鸿博 马铮

水稻秸秆降解放线菌的分离鉴定及其降解机理研究    徐杰

秸秆建材燃烧特性及生命周期研究    谭福太

高寒草地真菌纤维素降解酶系及其对油菜秸秆降解活性的研究    芦光新

水稻秸秆纤维素发酵转化燃料乙醇的研究    杨涛

小麦秸秆基新型缓控释肥料的制备及其性能研究    谢丽华

植物细胞壁降解真菌及酶的研究    谢占玲

利用农业秸秆制备阴离子吸附剂及其性能的研究    王宇

培养条件下小麦及玉米秸秆在土壤中的腐解特性研究    Shaukat Ali Abro

农林有机废弃物堆腐生产花卉栽培基质研究    栾亚宁

牛粪高温堆肥过程中的物质变化、微生物多样性以及腐熟度评价研究    田伟

生物质秸秆热特性的测定分析及DSC曲线拟合    郭兵海

生物质与煤混合燃烧过程中硫对碱金属迁移特性的影响    开兴平

水稻秸秆阴离子吸附剂的制备及其性能研究    谭优

脆性水稻秸秆的生物预处理及发酵    刘晨娟

秸秆高乙醇产率的水稻和微生物的种质资源及发酵条件研究    沈进军

基于水稻秸秆水解液的发酵性丝孢酵母发酵产油脂的研究    李园园

腐秆剂对水稻秸秆快速腐熟过程的作用机理研究    杨帆

作物秸秆与城市污泥高温好氧堆肥过程中碳氮磷及重金属转化研究    李必琼

不同牲畜粪便与水稻秸秆混合厌氧发酵特性的研究    李文静

可循环混合溶剂分离水稻秸秆组份的研究    王伟