عنوان پایان‌نامه
بررسی خواص فیزیکی و مکانیکی بریکت کاه برنج
- رشته تحصیلی
- مهندسی کشاورزی-مکانیک ماشینهای کشاورزی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس ابوریحان شماره ثبت: 576;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 52651
- تاریخ دفاع
- ۲۹ بهمن ۱۳۹۰
- دانشجو
- زینب رضوانی
- استاد راهنما
- اکبر عرب حسینی, غلامرضا چگینی
- چکیده
- چکیده با افزایش جمعیت جهان، نیاز افراد برای انرژی افزایش می¬یابد. دسترسی محدود به سوخت های فسیلی و آگاهی از عواقب مضر زیست محیطی ناشی از انتشار رو به رشد گازهای گلخانه ای، اهمیت زیست توده را به عنوان یک منبع انرژی در کشور های توسعه یافته و در حال توسعه افزایش می¬دهد. در ایران، سالیانه حدود 5/2 میلیون تن شلتوک از مزارع برنج برداشت می¬شود و به واسطه ی آن، حدود سه میلیون تن کاه برنج در مزارع بر جای می¬ماند که به دلیل ارزش غذایی اندک برای تغذیه دام چندان مورد توجه قرار نگرفته و برای از بین بردن آن در حاشیه مزارع سوزانده می¬شود، که عوارض زیست محیطی وتخریبی زیادی به همراه داشته و موجب تشدید آلودگی، تاثیرات منفی بر اکوسیستم و از بین رفتن میکروارگانیسم¬های مفید خاک می¬گردد. هدف از این تحقیق تبدیل کاه برنج همراه با سبوس برنج به بریکت می¬باشد. در این تحقیق برای تعیین انرژی مورد نیاز برای آسیاب کردن کاه خرد شده، از آسیاب چکشی استفاده شد. توزیع اندازه ذرات و چگالی حجمی برای کاه آسیاب شده با چهار توری (2، 4، 7 و 8 میلیمتر)، در چهار سطح اندازه الک (3/0، 6/0، 18/1 و 2 میلیمتر)، تعیین شد. ضریب اصطکاک استاتیکی در سه سطح اصطکاکی آهن، آلومینیوم و گالوانیزه و در شش سطح اندازه ذرات (3/0>، 6/0-3/0، 18/1- 6/0 و 75/4>) تعیین شد. آزمون FTIR، برای تعیین گروه های عاملی کاه برنج و خاکستر آن صورت گرفت. آزمون ریلکسیشن و تهیه بریکت با استفاده از دستگاه پرس هیدرولیکی انجام شد. ارزش حرارتی کاه برنج با استفاده از دستگاه بمب کالریمتر تعیین گردید، که برابر با 5/16 MJ/kg بدست آمد. به منظور تعیین پروفیل سوختن کاه برنج، از دستگاه TG استفاده شد. با افزایش رطوبت و اندازه قطر روزنه توری های آسیاب، انرژی ویژه مورد نیاز برای آسیاب شدگی، کاهش یافت. برای کاه آسیاب شده با توری های با اندازه قطر توری 2 و 4 میلیمتر، توزیع نرمال مشاهده شد. با کاهش اندازه ذرات زاویه اصطکاک و چگالی حجمی کاه برنج افزایش یافت. همچنین، در میان سطوح اصطکاکی، آهن و آلومینیوم، به ترتیب دارای بیشترین و کمترین زاویه اصطکاک بودند. با توجه به نتایج آزمون FTIR، در طی فرآیند سوختن، لیگنین، بطور کامل وارد واکنش اکسیداسیون شد. در آزمون ریلکسیشن، با افزایش بار از پیش تنظیم شده و کاهش اندازه ذرات مدول مجانبی افزایش و با افزایش محتوای رطوبت، مدول مجانبی کاهش یافت. با استفاده از آزمون مقاومت به گسیختگی در آب و شاخص شکست، فشار 75 بار و رطوبت 8% بعنوان مقادیر مطلوب برای تهیه بریکت از کاه برنج تعیین شد. با افزایش فشار و دما و با کاهش اندازه ذرات، چگالی بریکت¬ها و میزان دوام آنها افزایش یافت. نتایج نشان داد که بریکت تهیه شده با اندازه ذرات کوچکتر از 6/0 میلیمتر، فشار 75 بار و دمای ?C 100 بیشترین ضریب جذب رطوبت (85%) را دارا بود. با افزایش خاکستر، ارزش حرارتی مواد کاهش یافت. پروفیل سوختن کاه برنج، به دو بخش تقسیم شده، نخست قسمتی که سریع می¬سوزد و بخشی که به کندی می¬سوزد. در نتیجه سوختن یکنواخت صورت نمی گیرد. بنابراین کاه برنج باید با سایر موادی که دارای پروفیل سوختن یکنواختی هستند مانند، ضایعات کاغذی، خاک اره، ترکیب شده و سپس سوزانده شود.
- Abstract
- Abstract As the world population increases, so does the demand for chemicals and energy. The limited availability of fossil fuels and the growing awareness of the detrimental environmental consequences resulting from greenhouse gas emissions have reinforced the importance of biomass as an energy resource in developed and developing countries. In Iran, annually, about 2.5 million tons of paddy rice are harvested and through it, about three million tons of rice straw in the fields remain, that because of low nutritional value for livestock feed, and not much consideration for the elimination of marginal fields to be burned that comes with environmental destruction and to exacerbate pollution, negative impacts on ecosystems and the loss of beneficial soil microorganisms. The purpose of this study is rice straw with rice bran transformation to briquette. In this research, the hammer mill was used for estimation of required energy for grinding rice straw. Particle size distribution and particle density for mill straw whit four size of hammer mill screen was estimated in six particle size levels. FTIR test was carried out for rice straw factor groups distinction relation test and briquette preparation were carried out by using press hydraulic apparatus. The coefficient of friction was estimated in three levels of surface friction namely iron, aluminum and galvanize as well as six levels of particle size. Heating value of rice straw was determined using bomb calorimeter. The thermogravimetric (TG) test was used in order to determine the rice straw burning profile. The required energy for grinding decreased with increasing of moisture content and the hammer mill screen size. Normal distribution was observed for particle size of rice straw, grind at 2 and 4 mm hammer mill screen sizes. The friction angle and bulk density of rice straw decreased with increasing of rice straw particle size. For the friction surfaces, iron and aluminum, respectively, were the highest and lowest friction angles. Based on the results of FTIR, during the burning process, lignin was destroyed fully into the oxidation reaction. In the relaxation test, the particle size decreased with increasing load of pre-set and asymptotic modulus increased and with increasing moisture content, the asymptotic modulus decreased. Based on the results of water resistance and shatter index tests, the pressure of 75 bar and moisture content of 8%, were determined as the optimal values for briquette production from rice straw. The density and durability of briquettes increased with increasing of pressure and temperature and with decreasing particle size. The results showed greatest moisture absorption rate (0.85) for the briquettes, prepared at pressure of 75 bar and temperature of 100 ?C with particle size smaller than 0.6 mm. With increasing ash content, heating value of the materials decreased. Rice straw burning profiles, divided into two parts, the first part that burns fast and the part that burns slowly so burning doesn’t occur uniformly. The rice straws including other materials such as; waste paper and sawdust, that have uniform burning profiles, need to be combined first before burning.
