Mateusz Stasiak, Marek Molenda BIOMASA SYPKA. WŁAŚCIWOŚCI, PROBLEMY I NOWA METODA BADAWCZA.

Podobne dokumenty
Fizyczne właściwości materiałów rolniczych

WYZNACZANIE PARAMETRÓW PLASTYCZNEGO PŁYNIĘCIA SYPKICH SUROWCÓW SPOŻYWCZYCH 1. J. Horabik, M. Grochowicz

WŁAŚCIWOŚCI PŁYNIĘCIA WYBRANYCH SPOŻYWCZYCH MATERIAŁÓW SYPKICH

gruntów Ściśliwość Wytrzymałość na ścinanie

DOSKONALENIE PROCEDURY WYZNACZANIA KĄTA TARCIA WEWNĘTRZNEGO ZIARNA ZBÓŻ METODĄ TRÓJOSIOWEGO ŚCISKANIA. J. Horabik, J. Łukaszuk

PEŁZANIE WYBRANYCH ELEMENTÓW KONSTRUKCYJNYCH

Zakres wiadomości na II sprawdzian z mechaniki gruntów:

Metody badań materiałów konstrukcyjnych

WŁAŚCIWOŚCI KOHEZYJNE WYBRANYCH PROSZKÓW SPOŻYWCZYCH

Materiały pomocnicze do laboratorium z przedmiotu Metody i Narzędzia Symulacji Komputerowej

WPŁYW AKTYWNOŚCI WODY I KONSOLIDACJI NA WŁAŚCIWOŚCI PŁYNIĘCIA WYBRANYCH TYPÓW MĄKI PSZENNEJ Ewa Domian, Karolina Poszytek

WPŁYW SPOSOBU SUSZENIA NA PŁYNIĘCIE KAW ROZPUSZCZALNYCH Ewa Domian, Tomasz Koper, Andrzej Lenart

Spis treści. Wstęp Część I STATYKA

Zarys geotechniki. Zenon Wiłun. Spis treści: Przedmowa/10 Do Czytelnika/12

WPŁYW AGLOMERACJI NA WŁAŚCIWOŚCI PŁYNIĘCIA SPROSZKOWANYCH ODŻYWEK DLA DZIECI

Załącznik D (EC 7) Przykład analitycznej metody obliczania oporu podłoża

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Nauka o Materiałach. Wykład VIII. Odkształcenie materiałów właściwości sprężyste. Jerzy Lis

Sprawozdanie. z ćwiczeń laboratoryjnych z przedmiotu: Współczesne Materiały Inżynierskie. Temat ćwiczenia

G E O T E C H N I C S

Dobór parametrów odkształceniowych i wytrzymałościowych gruntów organicznych do projektowania posadowienia budowli

WŁAŚCIWOŚCI REOLOGICZNE AGLOMEROWANEJ ŻYWNOŚCI W PROSZKU DLA DZIECI

Zadanie 2. Zadanie 4: Zadanie 5:

Symulacja Analiza_stopa_plast

Mechanika i wytrzymałość materiałów instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego

Acta Agrophysica, 2000, 37, 39-50

Wytrzymałość Materiałów

Badania właściwości zmęczeniowych bimetalu stal S355J2- tytan Grade 1

Analiza gabionów Dane wejściowe

Modele materiałów

CIEPLNE I MECHANICZNE WŁASNOŚCI CIAŁ

Symulacja Analiza_belka_skladan a

Egzamin z MGIF, I termin, 2006 Imię i nazwisko

STATYCZNA PRÓBA SKRĘCANIA

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ ZAKŁAD METALOZNAWSTWA I ODLEWNICTWA

Budowa. drewna. Gatunki drewna. Wilgotność drewna w przekroju. Pozyskiwanie drewna budowlanego - sortyment tarcicy. Budowa drewna iglastego

DRGANIA ELEMENTÓW KONSTRUKCJI

Analiza stanu przemieszczenia oraz wymiarowanie grupy pali

Określenie wpływu dodatku bentonitu na polepszenie właściwości geotechnicznych osadów dennych Zbiornika Rzeszowskiego.

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

III r. EiP (Technologia Chemiczna)

Analiza ściany żelbetowej Dane wejściowe

ZAKŁAD POJAZDÓW SAMOCHODOWYCH I SILNIKÓW SPALINOWYCH ZPSiSS WYDZIAŁ BUDOWY MASZYN I LOTNICTWA

Systemy jakości w produkcji i obrocie biopaliwami stałymi. Zajęcia VI - Ocena jakościowa brykietów oraz peletów. grupa 1, 2, 3

WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE SPRĘŻYSTOŚĆ MATERIAŁ. Właściwości materiałów. Właściwości materiałów

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

Nauka o Materiałach. Wykład XI. Właściwości cieplne. Jerzy Lis

Symulacja Analiza_wytrz_kor_ra my

Symulacja Analiza_moc_kosz_to w

SPRĘŻ WENTYLATORA stosunek ciśnienia statycznego bezwzględnego w płaszczyźnie

Załącznik 10. Tytuł: Wyniki badań w aparacie trójosiowego ściskania

Polskie Normy opracowane przez Komitet Techniczny nr 277 ds. Gazownictwa

WPŁYW WIELOKROTNYCH OBCIĄŻEŃ STATYCZNYCH NA STOPIEŃ ZAGĘSZCZENIA I WŁAŚCIWOŚCI REOLOGICZNE MASY ZIARNA

Temat 2 (2 godziny) : Próba statyczna ściskania metali

Wpływ dodatku biowęgla na emisje w procesie kompostowania odpadów organicznych

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ

NOŚNOŚĆ PALI POJEDYNCZYCH

1. Dane : DANE OGÓLNE PROJEKTU. Poziom odniesienia: 0,00 m.

LABORATORIUM SPALANIA I PALIW

WYTRZYMAŁOŚĆ RÓWNOWAŻNA FIBROBETONU NA ZGINANIE

Przepływy laminarne - zadania

Analityczne Modele Tarcia. Tadeusz Stolarski Katedra Podstaw Konstrukcji I Eksploatacji Maszyn

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Integralność konstrukcji w eksploatacji

Rozkład naprężeń w konstrukcji nawierzchni podatnej a trwałość podbudowy recyklowanej z dodatkami

WPŁYW CECH FIZYCZNYCH SUROWCÓW ROŚLINNYCH NA JAKOŚĆ I ENERGOCHŁONNOŚĆ WYTWORZONYCH BRYKIETÓW

Podstawowe pojęcia wytrzymałości materiałów. Statyczna próba rozciągania metali. Warunek nośności i użytkowania. Założenia

Nowoczesne systemy odprowadzania spalin z instalacji spalania paliw stałych małej mocy Zbigniew Tałach Piotr Cembala

Wykład 8: Lepko-sprężyste odkształcenia ciał

Odnawialne Źródła Energii w systemach grzewczych. Edmund Wach Bałtycka Agencja Poszanowania Energii S.A.

Wykonawstwo robót fundamentowych związanych z posadowieniem fundamentów i konstrukcji drogowych z głębiej zalegającą w podłożu warstwą słabą.

Symulacja Analiza_rama

Rys Przykładowe krzywe naprężenia w funkcji odkształcenia dla a) metali b) polimerów.

TERMOCHEMIA SPALANIA

MIESZANKI MINERALNO-EMULSYJNE JAKO WARSTWY KONSTRUKCYJNE I UTRZYMANIOWE DLA DRÓG LOKALNYCH

Sortownik dynamiczny LSKS

Praktyczne uwarunkowania wykorzystania drewna jako paliwa

Dlaczego biopaliwa? biomasy,

Laboratoryjne badania gruntów i gleb / Elżbieta Myślińska. Wyd. 3. Warszawa, Spis treści. Przedmowa 13

1. ZADANIA Z CECH FIZYCZNYCH GRUNTÓW

Pale fundamentowe wprowadzenie

Materiały Reaktorowe. Właściwości mechaniczne

Odnawialne Źródła Energii w systemach grzewczych. Edmund Wach Bałtycka Agencja Poszanowania Energii S.A.

WPŁYW WŁÓKIEN ARAMIDOWYCH FORTA-FI NA WŁAŚCIWOŚCI MIESZANEK MINERALNO-ASFALTOWYCH

Analiza fundamentu na mikropalach

Systemy jakości w produkcji i obrocie biopaliwami stałymi. grupa 1, 2, 3

Analiza stateczności zbocza

Wyniki badań laboratoryjnych wybranych parametrów geotechnicznych dla gruntów spoistych z tematu:

WYZNACZANIE ILORAZU NAPORU W ROŚLINNYCH MATERIAŁACH SYPKICH. CZ. I. ROZWAŻANIA TEORETYCZNE 1. J. Horabik, R. Rusinek

WYKONANIE OZNACZENIA EDOMETRYCZNYCH MODUŁÓW ŚCIŚLIWOŚCI PIERWOTNEJ I WTÓRNEJ

Grupa 1 1.1). Obliczyć średnicę zastępczą przewodu o przekroju prostokątnym o długości boków A i B=2A wypełnionego wodą w 75%. Przewód ułożony jest w

Wdrażanie norm jakości pelletów i brykietów

Technologia Materiałów Drogowych ćwiczenia laboratoryjne

Właściwości mechaniczne

Nasyp przyrost osiadania w czasie (konsolidacja)

RHEOTEST Medingen Reometr rotacyjny RHEOTEST RN oraz lepkościomierz kapilarny RHEOTEST LK Zastosowanie w chemii polimerowej

KOŁEK N AKRON SD1 - A CONECTOR SD1 - A WELDING STUD SHEAR CONNECTOR CONECTORES DE ANCORAGEM GOUJON D ANCRAGE CONNETTORE

CZ. III - OBLICZENIA STATYCZNO WYTRZYMAŁOŚCIOWE

ężyste) Połą łączenia podatne (spręż Charakterystyka elementów podatnych Charakterystyka sprężyn Klasyfikacja sprężyn Elementy gumowe

Transkrypt:

Institute of Agrophysics Polish Academy of Sciences Mateusz Stasiak, Marek Molenda BIOMASA SYPKA. WŁAŚCIWOŚCI, PROBLEMY I NOWA METODA BADAWCZA.

Institute of Agrophysics Polish Academy of Sciences Metody fizyczne w badaniu środowiska rolno-spożywczego i leśnego

Metody fizyczne w badaniu środowiska rolno-spożywczego i leśnego

Wartość różnych paliw Paliwo Wartość opałowa w GJ/t Gaz propan-butan 45 Lekki olej opałowy 42 Ciężki olej opałowy 40 Węgiel 27 Koks 25 Drewno opałowe suche 19 Zrębki nawet 70% śnieg Metody fizyczne w badaniu środowiska rolno-spożywczego i leśnego

Biomasa : rolnicza, leśna rozwój badań wykorzystania biomasy jako alternatywnego źródła energii wzrost zainteresowania produktem ubocznym plonu, odpadem (makuchy, słoma) potrzeba opracowania nowych technologii zbioru, przechowywania i przetwarzania biomasy znajomości charakterystyk przetwarzanego materiału (odkształcalność, wpływ warunków atmosferycznych)

Rozdrobniona biomasa materiał ziarnisty materiał ziarnisty posiada zdolność przenoszenia naprężeń stycznych - charakteryzuje się tarciem wewnętrznym, w przeciwieństwie do cieczy Właściwości: Rozkład granulometryczny Gęstość Porowatość Kąt nasypu Kąt tarcia i kohezja Tarcie o materiały konstrukcyjne Ściśliwość, stałe sprężystości Trwałość Sypkość

Gęstość Powierzchnia gładka N=. D 2 r 4 Standardowe obroty H D Powierzchnie szorstkie Wyznaczanie gęstości materiału ziarnistego wg Eurocode 1

Porowatość Porowatość ε to iloraz objętości fazy gazowej i ciekłej w materiale porowatym do całkowitej objętości materiału. Bardzo ważny parametr w procesach technologicznych wykorzystujących przepływ gazu lub cieczy przez materiał porowaty czy złoże materiału sypkiego. Porowatość można wyrazić w zależności od gęstości usypnej ρ v i gęstości właściwej cząstek ρ jako: 1 v

Kąt nasypu, usypu, naturalnego stoku Pionowy strumień ziaren upadając na płaską, poziomą powierzchnię tworzy pryzmę w kształcie stożka. Kąt nachylenia tworzącej stożka względem poziomu jest uproszczoną miarą tarcia wewnętrznego i określany jest terminem - kąt nasypu (PN-74/Z-04002.07 [76]). Metody wyznaczania kąta nasypu wg wyboru Teunou i in. (1995). L I t g = L I Materiał sypki Materiał sypki Materiał sypki Ruchoma ściana L I Materiał sypki Przepuszczalna membrana Sprężone powietrze Materiał sypki Materiał sypki Wibrujący zasobnik (a) M etoda opróżniania (b) Metoda poślizgu (c) Metoda osiadania (d) Metoda napowietrzania (e) Metoda obrotowa (f) Metoda wibracyjna Materiał sypki Dp Materiał sypki d Lejek Hp Hc h* (g) Metoda zanurzania (h) Metoda nasypywania

Kąty tarcia wewnętrznego: j c i d oraz kohezja c Parametry wytrzymałości materiału sypkiego określają warunki, w których zachodzi przejście ze stanu sprężystego lub sztywnego do stanu plastycznego płynięcia. Parametry te służą, między innymi do oceny możliwości grawitacyjnego wypływu materiałów sypkich. Na podstawie przebiegu warunku uplastycznienia wyznacza się następujące parametry: kąt tarcia wewnętrznego j, efektywny kąt tarcia wewnętrznego d, oraz kohezję c. Zależnie od położenia i kształtu krzywej uplastycznienia materiały sypkie podzielić można na trzy grupy: Materiały sypkie: 1 bez kohezyjne, 2 kohezyjne, 3 silnie adhezyjne

Test bezpośredniego ścinania N N l T 4N 4T = 2 = D 2 D D D 0 0 0 1 1 1 c l tgjc 1 j d 1/2 r 0 r

Wytrzymałość na jednoosiowe ściskanie Funkcja płynięcia c j c c 0 0 Wytrzymałość na jednoosiowe ściskanie c [kpa] 10 8 6 4 2 0 silnie kohezyjne kohezyjne łatwo płynące Funkcja płynięcia 0 20 40 60 80 swobodnie płynące 100 Naprężenie konsolidujące 1 [kpa] Metody fizyczne w badaniu środowiska rolno-spożywczego i leśnego

Aparat pierścieniowo-obrotowy bezpośredniego ścinania, Schulze, NIEMCY

Konsolidacja czasowa Doraźny (YL), efektywny (EYL) i zależny od czasu konsolidacji warunek plastyczności (TYL)

Tarcie zewnętrzne Współczynnik tarcia n = 20-60 kpa n = 0.5-2.5 kpa T N= r D 2 4 T T 1 = T1 N L H = tg

Iloraz naporu, K To iloraz naporu poziomego do pionowego w obciążonej próbce. Wartość parametru K otrzymuje się w drodze bezpośredniego pomiaru, albo oblicza z zależności od kąta tarcia wewnętrznego W przypadku pomiaru wyznaczana jest wartość w warunkach ściany gładkiej K s,m0. Obciążenie pionowe jest przykładane do górnej powierzchni próbki, która nie ma możliwości przemieszczenia poziomego. Mierzone są napór poziomy x i pionowy z. Geometria aparatu pomiarowego i procedura wstępnego przygotowania próbki są identyczne jak w przypadku wyznaczania gęstości skonsolidowanej. Dno aparatu jest oddzielone od ściany, aby umożliwić pomiar naporu poziomego. Z pomiaru wyznaczany jest przebieg zależności x ( z ), i dalej iloraz naporu K s,m0 Metody fizyczne w badaniu środowiska rolno-spożywczego i leśnego

Parametry sprężystości: Stanowisko i model: Metody fizyczne w badaniu środowiska rolno-spożywczego i leśnego

Ściśliwość ważna dla zwiększenia gęstości właściwej mającej niekiedy krytyczne znaczenie dla efektywności ekonomicznej przechowywania i transportu redukcja objętości o każdy pojedynczy procent oznacza zysk w żywej gotówce znormalizowanie kształtu produktu (brykiety, pellety, tabletki) znakomicie ułatwia liczne operacje technologiczne takie jak dozowanie, transport, czy pakowanie

TRWAŁOŚĆ ÖNORM M 7135

BADANIA Materiał Wilgotność W [%] Gęstość usypna 0 [kg/m 3 ] Gęstość w stanie skonsolidowanym 0 [kg/m 3 ] Moduł sprężystości E[MPa] Trociny 12,5 312 708 0,36 Zrębki 23 300 500 0,33 Słoma rzepakowa Słoma rzepakowa Słoma pszeniczna 15 65 299 0,36 55 145 544 0,32 12 48 233 0,26 130 Liniowy wiele zmiennych relaksacja2 5v*1194c 120 110 100 90 80 70 60 50 1 49 97 145 193 241 289 337 385 433 481 529 577 625 673 721 769 817 865 913 961 1009 1057 1105 1153 rzepakowa 15% rzepakowa 55% trociny 1 zrębki słoma pszeniczna Metody fizyczne w badaniu środowiska rolno-spożywczego i leśnego

BADANIA Materiał Wilgotność W [%] Trociny 10-60 Zrębki 10-50 Shear stress (kpa) Angle of onternal friction ( o ) 70 60 50 40 30 20 10 36 34 32 30 28 26 24 22 20 SAWDUST consolidation stress 60 kpa moisture content 10%-50% 50% 0 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 F(1, 94)=25.78, p=0.001 SAWDUST L/D WOODCHIPS 10% 20% 30% 40% Stasiak et al., Fuel 159, 900-908, 2015. Effective angle of internal friction ( o ) 46 44 42 40 38 36 34 32 30 F(1, 94)=83.13, p=0.001 SAWDUST Shear stress (kpa) 70 60 50 40 30 20 10 WOODCHIPS WOODCHIPS consolidation stress 60 kpa moisture content10-50% 0 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 Flow index 0,38 0,36 0,34 0,32 0,30 0,28 0,26 0,24 0,22 0,20 L/D F(1, 94)=27.710, p=.001 SAWDUST WOODCHIPS Unconfined yield strenght, (kpa) Unconfined yield strenght, (kpa) 60 50 40 30 20 10 SAWDUST 10% m.c. 20% 30% 40% 50% cohesive easy flowing f f =2 0 f ree f lowing 0 20 40 60 80 100 120 140 160 60 50 40 30 20 10 WOODCHIPS 10% m.c. 20% 30% 40% 50% cohesive Major consolidation stress, (kpa) easy flowing f f =2 f f =4 f f =10 f f =4 0 f ree f lowing 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Major consolidation stress, (kpa) f f =10

BADANIA Poniżej 3mm: - zrębki I - 30% - zrębki II - 38% - zrębki III - 49% - zrębki IV - 58% zrębki V - 12% i < 0,1 sypkie swobodnie płynące, 0,1 < i < 0,25 łatwo płynące, 0,25 < i < 0,5 kohezyjne, wykazujące przyczepność, płynięcie wymuszone, 0,5 < i silnie kohezyjne, niepłynące. Wyniki: Materiał Wilgotność [%] Gęstość [kg/m3] Materiał I 48 373 Materiał II 53 366 Materiał III 55 360 Materiał IV 38 283 Materiał V 40 280 Masowa zawartość frakcji [%] >5mm 57 >3mm 13 >1mm 20 <1mm 10 >5mm 45 >3mm 17 >1mm 26 <1mm 12 >5mm 37 >3mm 14 >1mm 25 <1mm 24 >5mm 29 >3mm 13 >1mm 29 <1mm 29 >5mm 75 >3mm 13 >1mm 9 <1mm 3 Kąt t. wewn. φ [ ] Kohezja C [kpa] Indeks płynięcia i 27 31 2,18 2,93 0,65 0,58 30 27 0,32 2,38 0,57 0,70 19 20 2,54 3,55 0,75 0,91 26 26 1,8 2,8 0,58 0,60 31 28 0,03 2,32 0,11 0,47

BADANIA Materiały: rozdrobniony brykiet Stanowisko: Prędkość 21mm/min; fi 210mm; napór 60kPa; Materiał Kąt t. wewn. φ [ ] Efektywny kąt t. wewn. φ e [ ] Kohezja C [kpa] Indeks płynięcia i Test wykonany bezpośrednio po nasypaniu 12 24 13 0,35 Test wykonany po czasowej konsolidacji przez 12h 13 25 14 0,37 Czas konsolidacji: 12, 24 i 36h Tarcie: blacha i beton i < 0,1 sypkie swobodnie płynące, 0,1 < i < 0,25 łatwo płynące, 0,25 < i < 0,5 kohezyjne, wykazujące przyczepność, płynięcie wymuszone, 0,5 < i silnie kohezyjne, niepłynące. Test wykonany po czasowej konsolidacji przez 24h Test wykonany po czasowej konsolidacji przez 36h 15 29 16 0,40 15 29 17 0,43 Współczynnik tarcia o blachę 0,33 Współczynnik tarcia o beton 0,42 Metody fizyczne w badaniu środowiska rolno-spożywczego i leśnego

NOWA METODA Potrzeby zgłaszane przez projektantów i użytkowników : szybki pomiar - Wilgotności - Gęstości - Przydatności do składowania - Czy będą problemy z biomasą Hamech.pl Wycena biomasy

NOWA METODA Konsorcjum: Termall S.A. Instytut Agrofizyki PAN NCBiR PBS3/A8/31/2015 System oznaczania właściwości i jakości sypkiej biomasy

NOWA METODA

Institute of Agrophysics Polish Academy of Sciences DZIĘKUJĘ BARDZO