李鑫

　　【摘要】：隨著化石燃料儲量的日益減少，對作為化石燃料的替代品的生物能源的研究逐漸增多。在制備生物燃料的過程中，通常需要對原材料進行脫水操作。由于在此過程生物燃料原材料具有“高含水率，低粒徑”等特點，傳統的脫水設備(如帶式壓濾機和筒式壓濾機)很難達到生物能源制備領域對脫水設備“低出口含水率，高出油率”的要求。針對這種情況，需要對脫水設備和脫水過程進行新的研究。本研究以含糖廢水中培育的酵母菌混合液脫水壓榨，制備生物柴油為應用方向，針對酵母菌混合液的脫水效果和細胞破壁效果對螺旋擠壓脫水機進行了理論研究。從宏觀和微觀兩個方面建立了在螺旋擠壓脫水機脫水過程中酵母菌混合液的物理模型。建立了螺旋擠壓脫水過程的數學模型，得到了酵母菌混合液物料初始含水率與其在螺旋擠壓脫水機中停留時間之間的關系，以及螺旋擠壓脫水機機頭壓力與物料初始含水率、出口含水率和產量的關系。并以上述關系為基礎，提出符合酵母菌混合液對脫水設備“低出口含水率、高剪切作用”要求的螺旋擠壓脫水機螺桿長度、螺桿構型和機筒結構等設計參數的設計方法，并繪制綜合反映螺桿轉速、機頭壓力物料出口含水率和產量之間關系的螺旋擠壓脫水機生產特性圖，用以預測酵母菌混合液在螺旋擠壓脫水機中的脫水效果、調整螺桿轉速和機頭壓力等工藝操作參數。同時，本研究利用上述設計方法研究設計了單螺桿／雙螺桿螺旋擠壓脫水機，并以雙螺桿螺旋擠壓脫水機對酵母菌混合液進行脫水實驗研究。實驗結果達到課題項目對酵母菌混合液脫水效果的要求，并以實驗結果驗證了螺旋擠壓脫水機生產特性圖。