Registration Number
0825U001892, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
08-07-2025
popup.evolution
.
Title
Improvement of a Biomass Processing Tool for Agricultural Crop Stems
Author
Fomych Mykhailo I.,
popup.head Svitlana V. Yaheliuk
popup.opponent Olena O. Nalobina
popup.opponent Natalia P. Lialina
popup.review Mykola M. Tolstushko
popup.review Serhii F. Yukhymchuk
popup.rada
Lutsk National Technical University
Description
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії галузі знань 13 Механічна інженерія за спеціальністю 133 Галузеве машинобудування. Луцький національний технічний університет, м. Луцьк, 2025 р.
Дисертація присвячена удосконаленню засобу оброблення біомаси стебел сільськогосподарських культур. Вирішено нове наукове завдання – підвищення якості ущільнення біомаси стебел сільськогосподарських культур у компактні паливні рулони шляхом обґрунтування раціональних параметрів та режимів роботи пресувальної камери змінного об’єму та вдосконалення способу збирання.
Класифіковано види біомаси стебел сільськогосподарських культур, типи твердого біопалива з неї, а також засоби їх оброблення, зокрема технології пресування, брикетування та термічної утилізації. Запропоновано спосіб збирання, що передбачає вибірковий підбір частини стеблової маси з частковим її залишенням на полі, що сприяє біологічному саморозкладу та збереженню родючості ґрунту.
Удосконалено конструкцію камери пресування змінного об’єму шляхом запровадження п’яти підпружинених роликів, системи транспортерних стрічок для подачі сировини, гідроциліндра для вивільнення сформованого рулону та автоматичного повернення у вихідне положення.
Досліджено взаємодію підпружинених роликів із біомасою стебел сільськогосподарських культур на трьох етапах формування паливного рулону. Встановлено, що така конструкція забезпечує формування щільних компактних паливних рулонів. Обґрунтовано раціональні параметри пружин стиску та притискних роликів. Для щільності рулонів від 80,1 до 139,3 кг/м³ жорсткість пружин становить від 2100 до 5750 Н/м, а сила притискання – від 1353 до 2684 Н.
Оцінено вплив пружних властивостей біомаси стебел на відновлення після навантаження, зусилля подрібнення, вологість та інші фізико-механічні характеристики з допомогою стандартних та спеціально розроблених методик та обладнання.
Застосовуючи математичне планування експерименту, експериментально підтверджено раціональні параметри удосконаленого засобу оброблення. Отримано математичну модель ущільнення біомаси у пресувальній камері змінного об’єму з урахуванням пропорційного вмісту стебел льону й колосових культур, тиску в камері та об’єму погонного метра сировини. Встановлено, що для досягнення щільності 120–130 кг/м³ потрібен тиск ущільнення 0,45–0,55 МПа та об’єм біомаси 0,65–0,75 м³ на погонний метр. Рулони з вмістом стебел льону 75% (Л75/П25) ущільнюються краще, ніж з рівними або переважаючими частками колосових культур. Раціональне значення вологісті біомаси перед ущільненням – 10–15%.
На основі спектрофотометричного аналізу визначено вплив пропорційного складу біомаси на якісний склад залишків горіння. У виробничих умовах досліджено кількісний склад викидів димових газів при згорянні рулонів з різним складом сировини. Встановлено, що зі зростанням вмісту льону підвищується щільність рулонів, покращуються екологічні характеристики згоряння та зменшується об’єм шкідливих викидів. Враховуючи результати випробувань у котлі KALVIS–400, рекомендованим є використання паливних рулонів із вмістом льону не менше 50%, що забезпечує баланс між ефективністю згоряння, екологічною безпечністю та економічною доцільністю.
Визначено комплексний показник якості твердого біопалива з урахуванням щільності, вологості, теплотворної здатності, механічної міцності та екологічних характеристик. Оцінено економічний ефект від впровадження запропонованої конструкції камери пресування змінного об’єму.
Ключові слова: Біомаса, стебла, солома, льон, колосові зернові культури, технологія збирання, обробка (оброблення), властивості, тверде біопаливо, паливні брикети, паливні рулони, пресувальна камера, щільність, якість, математичне моделювання.
Registration Date
2025-05-22
popup.nrat_date
2025-05-22 / 2026-07-01
