甘蔗叶秸秆压缩特性研究
甘蔗整秆剥叶关键技术与剥叶机理研究
甘蔗整秆剥叶关键技术与剥叶机理研究牟向伟;黄煜;万理;黄植功;韦春荣;李寒阳【摘要】甘蔗是我国主要的糖料作物，目前我国甘蔗机械化收获技术水平较低导致蔗糖生产成本较高；而剥叶关键技术研究是甘蔗机械化收获技术发展的关键环节之一。
针对上述问题，分析了国内外关于甘蔗整秆剥叶关键技术与剥叶机理的研究现状，指出叶鞘剥离机理是甘蔗整秆剥叶关键技术研究的重点内容。
同时，提出了3个拟解决的关键科学问题：①叶鞘的基本破坏强度和破坏形式以及叶鞘剥离机理；②剥叶元件对叶鞘的破坏作用机理及其运动状态方程与动力学模型；③基于叶鞘剥离机理理论的甘蔗整秆剥叶关键技术。
%Sugarcane is the main sugar crop in China .At present , the sucrose cost in China is higher than that of world average .The main reason is that mechanization level for sugarcane harvesting is too low .Study on key technology of whole stalk sugarcane leaf-stripping is one of the key parts of the development of the sugarcane harvesting mechanical technolo -gy .For above problems , the research status on both domestic and overseas whole stalk sugarcane leaf -stripping was ana-lyzed .Study on the leaf sheath-stripping mechanism is the main content of research on key technology of whole stalk sug -arcane leaf-stripping .Three key issues are presented as followings:( 1 ) the fundamental failure strength , fracture forms of leaf sheath and its mechanism;( 2 ) the fracture mechanism of leaf sheath under the action of leaf-stripping elements and its motion state equation and the dynamic model and ( 3 ) key technology of whole stalk sugarcane leaf-stripping based on the theory of leaf sheath-stripping mechanism .【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2013(000)011【总页数】5页(P13-17)【关键词】甘蔗;整秆;剥叶;关键技术;机理【作者】牟向伟;黄煜;万理;黄植功;韦春荣;李寒阳【作者单位】广西师范大学电子工程学院，广西桂林 541004;广西师范大学电子工程学院，广西桂林 541004;广西师范大学电子工程学院，广西桂林 541004;广西师范大学电子工程学院，广西桂林 541004;广西师范大学电子工程学院，广西桂林 541004;广西师范大学电子工程学院，广西桂林 541004【正文语种】中文【中图分类】S225.5+30 引言甘蔗是我国主要的糖料作物，蔗糖产量占我国食糖总产量的90%以上，在我国农业经济中占有重要地位。
农作物秸秆的物理特性分析
农作物秸秆的物理特性分析农作物秸秆是指农作物在收割后留下的茎、叶、皮等部分的残留物。
它是农作物生长过程中的副产物，通常被用作饲料、肥料、覆盖物或者生物质能源。
农作物秸秆具有一系列的物理特性，这些特性对于秸秆的处理、利用以及影响土壤的物理性质都具有重要的意义。
因此，对农作物秸秆的物理特性进行分析是十分必要的。
首先，农作物秸秆的密度是其最基本的物理特性之一、密度是指单位体积内的质量，常用单位为克/立方厘米或千克/立方米。
农作物秸秆的密度会受到种类、生长环境、收割时间等因素的影响。
不同种类的农作物秸秆密度差异较大，一般在0.1-0.3g/cm³之间。
密度的大小对于农作物秸秆的处理和利用方式有一定影响，如密度较大的秸秆更适合用于生物质能源的生产。
其次，农作物秸秆的颜色也是其物理特性之一、农作物秸秆的颜色通常为黄色、黄棕色或深棕色。
不同颜色的秸秆所含有的养分和生理活性物质也可能存在差异。
颜色的变化可能受到降解、氧化等因素的影响。
农作物秸秆的长度和直径也是其物理特性之一、农作物秸秆的长度和直径对其在不同应用过程中的适用性具有重要影响。
一般来说，农作物秸秆的长度在5-30厘米，直径在0.5-5毫米之间。
长度和直径的大小对于秸秆的压实性、保水性、透气性等性质具有重要影响。
此外，农作物秸秆的含水率也是其重要的物理特性之一、含水率是指农作物秸秆中所含水分的百分比。
含水率的大小会影响农作物秸秆的保存、运输、堆积和利用方式。
一般来说，农作物秸秆的含水率在10%-20%之间较为合适。
含水率偏高会导致秸秆发霉、打湿等问题，偏低则会影响其可压实性等物理性质。
最后，农作物秸秆的抗拉强度、抗压强度等也是其物理特性之一、这些强度性质可以反映农作物秸秆的机械性能，对于秸秆的机械处理、堆积、压实等过程具有重要的影响。
不同种类的农作物秸秆具有不同的机械强度性能，需要根据具体情况进行选择和处理。
综上所述，农作物秸秆的物理特性对于其处理、利用以及对土壤的影响具有重要的意义。
高效农作物秸秆粉碎机械的压缩与热解研究
高效农作物秸秆粉碎机械的压缩与热解研究概述随着人口的增长和经济的发展，农作物的种植量逐年增加，秸秆的产量也随之增加。
然而，大量的秸秆处理不当会导致环境问题，包括土壤污染和空气污染等。
因此，开发一种高效农作物秸秆处理机械非常有必要。
本文将重点介绍高效农作物秸秆粉碎机械的压缩与热解研究，以解决秸秆处理的问题并为农业可持续发展做出贡献。
1. 秸秆处理问题的背景农作物的种植量不断增加，导致秸秆的产量快速增长。
然而，传统的秸秆处理方法如露天焚烧和填埋对环境造成了严重的污染。
秸秆的直接焚烧不仅造成大量二氧化碳的排放，还会产生有害气体和颗粒物，对空气质量和人体健康产生不良影响。
而秸秆的填埋则会导致土壤质量的下降和有机物的浪费。
因此，研究高效的秸秆处理机械是解决这一问题的关键。
2. 高效农作物秸秆粉碎机械的意义高效农作物秸秆粉碎机械的研究具有重要意义。
一方面，将秸秆经过压缩和粉碎处理后，可以大大减少其体积，方便储存和运输。
另一方面，通过热解处理，可以将秸秆转化为可再生能源，如生物质燃料和生物质炭，以替代传统的能源和化肥，以实现循环利用和能源的可持续利用。
3. 压缩与粉碎技术的研究与应用高效农作物秸秆粉碎机械的核心技术之一是压缩与粉碎技术。
通过对秸秆的压缩与粉碎处理，可以大大减少秸秆的体积，并且使其易于储存和处理。
这需要研究合适的机械设备和工艺参数，以实现高效的压缩与粉碎效果。
目前，已经有一些研究成果取得了重要进展，但还需要进一步改进和优化。
4. 热解技术的研究与应用在高效农作物秸秆粉碎机械中，热解技术也起着关键的作用。
通过热解处理，可以将压缩粉碎后的秸秆转化为生物质燃料和生物质炭等能源产品。
热解技术包括热解反应器的设计、热解温度的控制和热解产物的分离等关键技术。
研究人员需要通过实验和模拟，找到最佳的热解条件和操作参数，以提高热解效率和产物质量。
5. 压缩与粉碎技术与热解技术的结合应用高效农作物秸秆粉碎机械的研究需要将压缩与粉碎技术和热解技术结合起来应用。
农作物秸秆综合利用的研究毕业论文
2.2.7秸秆可变生物油
将木屑、稻壳、玉米秆与棉花杆等多种原料进行热解液化和再加工,可变废为宝,将它们转化为生物油,其中木屑产油率达60%以上,秸秆产油率达50%以上,生物油热值16～18MJ/kg。这项成果已经过中试,实现产业化已指日可待。
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2.2.2秸秆还田
农作物秸秆还田技术主要是机械化秸秆粉碎直接还田技术，它是以机械的方式将田间的农作物秸秆直接粉碎并抛洒于地表，随即耕翻入土，使之腐烂分解，从而培肥地力，实现农业增产增收。机械化秸秆还田技术具有显著的经济效益和社会效益。
2.2.3秸秆燃气
秸秆燃气，是利用生物质通过密闭缺氧，采用于溜热解法与热化学氧化法后产生的一种可燃气体，这种气体是一种混合燃气，含有一氧化碳、氢气、甲烷等，亦称生物质气。
广西农作物秸秆综合利用现状与对策
广西农作物秸秆综合利用现状与对策苏莹莹1, 2，蓝合永 1，吴泽标 1，谭正龙 1，陶仕龙 1，谢俭仕 1，黎晓峰1 *（1. 广西大学 农学院，广西 南宁 530004；2. 广西壮族自治区农业生态与资源保护站，广西 南宁 530022）[摘 要]广西农作物秸秆资源丰富，推进广西农作物秸秆综合利用提质增效，对促进广西农业绿色发展及生态环境保护具有积极意义。
为提升广西农作物秸秆综合利用质量与水平提供参考，分析广西农作物秸秆资源产生与分布情况、主要利用方式与典型模式，指出广西农作物秸秆综合利用中存在产业链条不完善、供需端不平衡、市场主体规模小、带动能力不强、缺乏适宜农机设备、秸秆离田机械化程度低、技术支撑不强、秸秆利用方式粗放等问题，提出加大资金投入、加强政策扶持、突出主攻方向、完善产业链条、加大研发力度、强化技术支撑、抓好舆论宣传、加强示范引导的对策。
[关键词]秸秆；综合利用；现状；对策；广西[中图分类号]F323.214[文献标识码]A [文章编号]1004-8421(2024)02-0053-0098-05秸秆是农业生产过程中，农作物收获后残留的不能食用的茎、叶等副产品。
农作物秸秆资源利用方式多样，可为种植业、养殖业以及新能源产业提供重要的物质支撑，实现其“变废为宝”，对保护生态环境、缓解我国能源供给压力、促进农业可持续发展具有重大意义[1]。
2019—2023年各年的中央1号文件中均提到秸秆综合利用相关内容；党的二十大报告提出“推进各类资源节约集约利用，加快构建废弃物循环利用体系”[2]；《“十四五”全国农业绿色发展规划》中明确提出，到2025年农作物秸秆综合利用率应维持在86%以上[3]。
随着我国对农作物秸秆综合利用愈发重视，我国农作物秸秆综合利用规模与水平日益提升。
2022年农业农村部发布的《全国农作物秸秆综合利用情况报告》显示，全国农作物秸秆综合利用率稳步提升，2021年，全国农作物秸秆利用量6.47亿t ，综合利用率达88.1%；秸秆还田量达4亿t ，秸秆离田利用率达33.4%，其中饲料化利用量达1.32亿t ，饲料化利用率达18%；燃料化利用量稳定在6 000多万t ，基料化、原料化利用量达1 208万t ；饲料化利用主体在利用主体总量中的占比最高，达76.9%，肥料化、燃料化、基料化、原料化利用主体占比分别为7.8%、8.9%、3.8%、2.6%[4]。
甘蔗茎秆在扭转、压缩、拉伸荷载下的破坏试验
甘蔗茎秆在扭转、压缩、拉伸荷载下的破坏试验刘庆庭;区颖刚;卿上乐;陈海波【期刊名称】《农业工程学报》【年(卷),期】2006(22)6【摘要】甘蔗茎秆物理力学特性是建立甘蔗茎秆材料模型和茎秆在各种荷载下本构关系的基础.该文以"桂林-1号"甘蔗的茎秆为试验材料,采用自制的夹具,在扭转试验机上进行扭转试验,在材料力学万能试验机上进行拉伸、压缩试验.试验结果表明:在扭转荷载下,甘蔗茎秆的破坏形式为产生轴向裂纹;在压缩荷载下的破坏形式为屈曲,并产生轴向裂纹;在拉伸荷载作用下,蔗皮、蔗芯的破坏形式为断裂.对试验用 "桂林-1号"甘蔗茎秆的基部,切变模量的平均值为10.82 MPa,最大剪切应力的平均值为0.45 MPa;基部第一、二、三节的抗压强度平均值分别为14.47 MPa、9.93 MPa和8.24 MPa.基部蔗皮轴向、径向拉伸强度平均值分别为47.02 MPa和2.57 MPa,蔗芯轴向、径向拉伸强度平均值分别为6.71 MPa和1.34 MPa.【总页数】4页(P201-204)【作者】刘庆庭;区颖刚;卿上乐;陈海波【作者单位】华南农业大学工程学院,广州,510642;华南农业大学工程学院,广州,510642;湖南工程学院机械系,湘潭,411101;华南农业大学工程学院,广州,510642【正文语种】中文【中图分类】S1【相关文献】1.单向压缩荷载作用下煤岩破坏机理初探 [J], 李东凯;李庚;刘保县2.玻璃纤维织品聚合物复合材料在拉伸/扭转双向载荷作用下的疲劳破坏与寿... [J], 裴俊厚3.甘蔗茎秆在光刃刀片切割下根茬破坏试验 [J], 刘庆庭;区颖刚;卿上乐;王万章4.甘蔗茎在弯曲荷载下的破坏 [J], 刘庆庭;区颖刚;袁纳新5.在压缩荷载下含共线裂纹岩石断裂破坏的实验研究 [J], 徐文涛;朱哲明;汪波;刘宏杰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
甘蔗叶生物力学特性研究理论与分析
甘蔗叶生物力学特性研究理论与分析郑勇;李玲;焦静;王金丽;叶园伟【摘要】Sugarcane plays an important role in sugar production in China.Sugarcane leaves are a biomass energy with enormous reserves and need to be urgently exploited and utilized.Researches on biomechanical properties of sugarcane leaves were less documented.The sugarcane leaves were analyzed in shear properties,tensile properties and other mechanical properties from the fields of engineering,biology,engineering mechanics and engineering materials.This analysis will provide references for study of biomechanical properties of sugarcane leaves and for research and development,computer simulation,optimum design and intelligentization of machines for grinding sugarcane leaves for soil manure,pretreatment of sugarcane leaves for biogas production,leaf stripping and sugarcane harvesting.%甘蔗在中国糖料生产中占重要地位,甘蔗叶是一种储量巨大且亟待开发利用的生物质能源,具有很好的开发利用价值.然而,目前对甘蔗叶生物力学特性方面的研究尚缺乏有效的研究理论与方法.本研究引入新兴的农业生物力学研究理论,结合工程学、生物学、工程力学和工程材料学的基本原理与方法,研究甘蔗叶拉伸力学性能、甘蔗叶剪切力学性能、甘蔗叶力学性能,为研究甘蔗叶的生物力学特性寻找到有效的研究理论与方法,为甘蔗叶粉碎还田、甘蔗叶沼气利用预处理机械,以及甘蔗剥叶、收获等机械的研究开发、优化设计、计算机仿真及智能化提供参考.【期刊名称】《热带农业科学》【年(卷),期】2017(037)001【总页数】5页(P84-88)【关键词】甘蔗叶;生物力学特性;研究理论【作者】郑勇;李玲;焦静;王金丽;叶园伟【作者单位】中国热带农业科学院农业机械研究所广东湛江524091;中国热带农业科学院农业机械研究所广东湛江524091;中国热带农业科学院农业机械研究所广东湛江524091;中国热带农业科学院农业机械研究所广东湛江524091;中国热带农业科学院农业机械研究所广东湛江524091【正文语种】中文【中图分类】S566.1我国糖料作物主要包括甘蔗和甜菜，其中，甘蔗是我国糖料生产的重要作物。
利用甘蔗蔗杆进行生物质燃料生产的研究
利用甘蔗蔗杆进行生物质燃料生产的研究生物质燃料是一种可再生能源，被广泛用于替代传统化石能源，并被视为减少温室气体排放和缓解能源危机的重要解决途径之一。
甘蔗蔗杆作为一种常见的农作物废弃物，拥有丰富的纤维素和半纤维素组分，被认为是一种理想的生物质资源。
本文将探讨利用甘蔗蔗杆进行生物质燃料生产的研究。
首先，对甘蔗蔗杆进行预处理是生物质燃料生产的关键步骤之一。
由于甘蔗蔗杆含有高纤维素和半纤维素含量，需要通过物理、化学或生物方法来降解这些复杂的聚合物。
物理方法包括磨碎、切割和粉碎，这些方法能够有效地增加甘蔗蔗杆的表面积，提高酶的附着和降解效率。
化学方法主要是利用酸碱预处理，其中酸预处理能够分解甘蔗蔗杆中的半纤维素和木质素，而碱预处理则可以提高纤维素的可降解性。
生物方法主要是利用微生物菌株或酶来降解甘蔗蔗杆中的纤维素和半纤维素，这种方法具有环境友好、高效和可持续的特点。
其次，将预处理后的甘蔗蔗杆进行糖化和发酵是生物质燃料生产的关键过程。
糖化是将纤维素和半纤维素降解为可发酵糖的过程，常用的方法包括酶解和化学糖化。
酶解是利用纤维素酶和半纤维素酶将纤维素和半纤维素分解为可发酵糖，而化学糖化则是通过化学反应将纤维素和半纤维素转化为可发酵糖。
发酵是将糖转化为生物质燃料的过程，一般采用微生物发酵方法，如酵母菌和细菌。
在发酵过程中，微生物会将可发酵糖转化为乙醇、丁醇或其他生物质燃料。
此外，甘蔗蔗杆还可以通过热解或气化等方法转化为生物质燃料。
热解是将甘蔗蔗杆在高温下分解为液体、气体和固体产物的过程，液体产物可用作生物柴油或液体燃料，气体产物可用作燃料气体或合成气，固体产物可用作生物炭。
气化是在高温下将甘蔗蔗杆转化为可燃气体的过程，可燃气体主要包括一氧化碳、氢和甲烷。
这些转化方法不仅可以提高甘蔗蔗杆的能源利用效率，还能减少污染物的排放。
此外，为了进一步提高甘蔗蔗杆的生物质燃料生产效益，还可以通过合理的能源回收利用和废弃物处理来实现资源的循环利用。
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第40卷第6期 2019年6月
中国农机化学报 Journal of Chinese Agricultural Mechanization
DOI： 10. 13733/j. jcam. issn. 2095-5553. 2019. 06. 22
甘蔗叶秸秆压缩特性研究
Vol. 40 No. 6 Jun. 2019
第6期
李徐勇等：甘蔗叶秸秆压缩特性研究
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1试验材料与方法 11试验装置与仪器设备
本试验使用的主要试验装置WDW-100型微机 控制电子万能试验机。该机器采用先进的基于高速 DSP平台的试验机数字闭环控制与测量系统.配备的 力传感器测量范围为1〜100 kN,试验机运行的速度 为0. 001〜500 mm/min可调"有效压缩行程为 800 mm,试验机精度等级为1级。
力的影响规律。压缩试验表明：试验设置的四个变量因素对最大压缩力的影响规律相似，但是压缩至同一密度，杂乱铺放 比横向铺放状态所需的压缩力要大的多。在横向和杂乱两种铺放状态下，从叶鞘至叶片上部所需最大压缩力先增大后减 小•取样部位越靠近叶片下部，最大压缩力越大；随着物料的含水率增大，最大压缩力逐渐减小；加载速度增大，最大压缩 力呈现出先增大后减小的趋势；随加料量的增加，最大压缩力呈现先减小后增大的变化趋势。在两种压缩状态下，其中含 水率对甘蔗叶秸秆的压缩特性影响最显著。 关键词：甘蔗叶秸秆；压缩试验；变量；最大压缩力 中图分类号：S817 文献标识码：A 文章编号:2095-5553 (2019) 06-0112-06
1.计算机2.数据采集仪3.试验机机架4.升降台 5.压力传感器6.压缩连杆7.压缩筒
其他仪器设备主要有电子天平（量程为1 000 g, 精度为0. 1 g）,用于称量试验样本。游标卡尺（精度为 0. 02 mm）,卷尺和剪刀.用于裁取试验样本和叶片叶秸秆压缩特性研究[J].中国农机化学报，2019, 40(6)： 112-117 Li Xuyong, Lei Junie・ Xiao Jianzhong. Study on compressive characteristics of sugarcane leaf straw [J]. Journal of Chi nese Agricultural Mechanization, 2019» 40(6): 112 —117
0引言
甘蔗为禾本科植物.是重要的糖料作物和经济作 物，可提炼乙醇作为能源替代品在我国的广西、 广东、云南、海南等地处热带及亚热带地区，在气候 条件上相较于我国其他省份具有得天独厚的优势. 因此都有广泛的种植。目前，我国食糖总产量仅次 于巴西和印度，其中广西是我国最大的甘蔗种植区 域。据统计，广西每年甘蔗种植达到1 000多khm2, 糖产量占全国一半以上。因此，我国每年都有相当 大的甘蔗产量，每当甘蔗收获时，就会产生数量巨大 的甘蔗叶秸秆。一般可产生6 000- 10 500 kg/hm2 (以15%蔗茎重计算)的甘蔗叶秸秆"期。国内外普 遍采用直接田间焚烧的传统方式来处理废弃的甘蔗 叶秸秆，综合利用率不到20%。由于田间焚烧弊大 于利，会对环境造成严重污染•甚至会引发火灾。因 此国内外开始重视对甘蔗叶秸秆的资源化利用，现 阶段主要有以下几种处理方式：青贮做饲料，直燃发 电.粉碎还田，生产沼气，制作厩肥，制浆造纸，用作
栽培菇类基料等⑺。 甘蔗叶秸秆资源化利用不仅可以保护环境，还可
实现农业废弃物变废为宝。为了加强甘蔗叶秸秆资源 化利用，必然的会涉及到甘蔗叶的收集，运输，贮存以 及处理甘蔗叶的机器及技术 。国内外市场上处理甘蔗 叶的机器有：甘蔗叶捡拾打捆机，甘蔗叶剥叶机.甘蔗 叶粉碎还田机等等C8-H\
目前，甘蔗叶秸秆处理效率低，造成秸秆资源严重 浪费的主要原因是甘蔗叶收集的机械设计不够合理. 不具有广泛的适应性，蔗农在收集过程中呈现出机械 化程度低，成本高昂等现象。因此，急需改进和优化现 有机器研制出高效，低成本的甘蔗叶集捆机器，实现甘 蔗叶秸秆最大程度的资源化利用[,2-3] o为了进一步改 进和优化机器的性能，提高甘蔗叶收获机器的工作效 率，就必须从甘蔗叶的力学特性着手。只有深入研究 甘蔗叶的生物力学特性，才能更有针对性的优化甘蔗 叶集捆及粉碎的各种机器。本文通过对新鲜甘蔗叶秸 秆进行压缩试验，分析其压缩力学特性，为之后的甘蔗 叶集捆类机器提供可靠的理论基础。
收稿日期：2019年1月4日 修回日期=2019年1月21日 *基金项目：广西自然科学基金(2017GXNSFBA198077)；桂林理T•大学博士启动基金 第一作者：李徐勇•男，1994年生，浙江丽水人.硕士研究生；研究方向为农业机械机理分析与应用。E-mail： lixuyongl994@ 通讯作者：雷军乐，女.1982年生，广西南宁人.博士.副教授.硕导；研究方向为农业机械机理分析与应用。E-mail： xiaole_616@163. com
李徐勇，雷军乐，肖建中 (桂林理工大学机械与控制工程学院，广西桂林,541000)
摘要：我国每年都会产生数量巨大的甘蔗叶秸秆，是一种优质的生物质能源。为实现甘蔗叶秸秆资源化利用，就必须解决 甘蔗叶秸秆的收集、打捆难题。利用自制的压缩装置并结合甘蔗叶秸秆在田间呈现的横向和杂乱两种铺放状态，设计取
样部位、含水率、加载速度和加料量四个变量因素，进行4因素5水平正交旋转试验，解析各因素对甘蔗叶秸秆最大压缩