.384 北京科技大学学报 2006年第4期 着叶是次干，样本的茎长为50mm,主茎的平均 弹性模量，N·mm1；l为弹簧压缩到的长度， 直径为2.90mm,分枝的平均直径为1.90mm,叶 mm;lo为弹簧原长，mm,本实验所用弹簧原长 的长轴平均长度为21mm,短轴平均长度为18 31mm,弹性模量167.99Nmm1.当P=2.4 mm· MPa时，m=0.6398;P=2.014MPa时，m= 1.2实验仪器 0.4608. 本实验采用的实验仪器为MA145C一 (3)机械压扁法，图1为压扁实验台的平面 000230V1红外水分分析仪，分析仪通过C0M1 图，通过转动台钳手柄不同圈数，可以对苜蓿茎 口与计算机相连，使用数据采集软件可自动记录 施加不同的压力，压力的大小可以由平板2,3之 称量盘内物料重量，同常规的烘箱法一样，基于 间的距离变化即弹簧的压缩量求出， 红外线干燥的水分分析也是一种热重测量法，干 台钳座 燥过程中，通过加热除去水分，即可以测得重量损 失 1.3初始含水量的确定 平板1 为获得实验物料的湿基含湿量，需要测出苜 蓿叶、茎和整个草体的初始含湿量，整株草体的初 一有楷装 始含湿量高于分离后的茎或叶的含湿量，因为分 ~平板2 离茎、叶时会损失部分水分，压扁和剖开操作也 弹簧 会损失茎的汁液，损失量的大小视压扁和剖开的 平板3 程度而不同，本文所有的苜蓿初始含湿量均是干 旋柄 燥温度在220℃时测得的，该温度低于焦化温 ● 度. 1.4压扁率的定义 图1茎压扁实验台的平面图 (1)剖切法.将苜蓿茎分别沿轴向二等分、 Fig.1 Schematic of the experimental platform for crushing the 四等分、八等分，即剖开程度u为1/2,1/4,1/8. stem (2)压扁率的定义，压扁率为剖切后增加的 湿分扩散面积与原外表面积之比·以外表面积为 2实验结果及分析 基准，则剖切前外表面积为： 2.1压扁率对茎的干燥速率的影响 A=πDL (1) 图2(a)~(c)分别为干燥温度在100℃，130 剖切后增加的表面积为： ℃和80℃，压强不同时苜蓿茎的湿基含湿量随时 △A=πD1L十n(D-D1)L (2) 间的变化曲线图.图3(a)~(d)分别为干燥温度 式中，n为切口数；D为茎的外径，mm;D1为茎 在100℃，130℃和80℃，压扁率不同时苜蓿茎的 的内径，mmL为茎的长度，mm,苜蓿样本D= 湿基含湿量随时间的变化曲线图，苜蓿茎采用长 2.72mm,D1=1.84mm, 度为50mm的实验样本.使用725型往复式割刀 切口数n与剖开程度u的关系为： 割草压扁机收割后苜蓿作为样本苜蓿（见图2(a) (3) 中样本压扁曲线)，其干燥速率近似于茎施加压强 为2.014MPa时的干燥速率，即认为该型号的压 则压扁率定义为： 扁机压扁的程度与此压强下的压扁程度相当，由 m=D a(D-D1) πD (4) 于压扁和剖开操作会损失茎的汁液，水分损失量 如表1所示， 当n≤π时，m≤1，m为压扁率；若m>1, 当压强等于2.4MPa时，用机械压扁后的干 则m为压扁度，剖切前的压扁率为零，当n为 燥速率比未用机械压扁的提高了76.57%，干燥 2,4,8时，m分别为0.882,1.088,1.5. 时间缩短了32.4s,当压强大于2.4MPa时，用机 由胡克定律，压强为： 械压扁后的茎的干燥速率的增加就不明显了，但 P=k(lo-1)/S (5) 干燥时间由于水分损失而缩短. 式中，P为压强，MPa;S为受力面积，mm2;k为着叶是次干．样本的茎长为50mm．主茎的平均 直径为2∙90mm‚分枝的平均直径为1∙90mm‚叶 的长轴平均长度为21mm‚短轴平均长度为18 mm． 1∙2 实验仪器 本实 验 采 用 的 实 验 仪 器 为 MA145C — 000230V1红外水分分析仪‚分析仪通过 COM1 口与计算机相连‚使用数据采集软件可自动记录 称量盘内物料重量．同常规的烘箱法一样‚基于 红外线干燥的水分分析也是一种热重测量法．干 燥过程中‚通过加热除去水分‚即可以测得重量损 失． 1∙3 初始含水量的确定 为获得实验物料的湿基含湿量‚需要测出苜 蓿叶、茎和整个草体的初始含湿量‚整株草体的初 始含湿量高于分离后的茎或叶的含湿量‚因为分 离茎、叶时会损失部分水分．压扁和剖开操作也 会损失茎的汁液‚损失量的大小视压扁和剖开的 程度而不同．本文所有的苜蓿初始含湿量均是干 燥温度在220℃时测得的‚该温度低于焦化温 度［7］． 1∙4 压扁率的定义 （1） 剖切法．将苜蓿茎分别沿轴向二等分、 四等分、八等分‚即剖开程度 u 为1／2‚1／4‚1／8． （2） 压扁率的定义．压扁率为剖切后增加的 湿分扩散面积与原外表面积之比．以外表面积为 基准‚则剖切前外表面积为： A＝πDL （1） 剖切后增加的表面积为： ΔA＝πD1L＋ n（ D— D1） L （2） 式中‚n 为切口数；D 为茎的外径‚mm；D1 为茎 的内径‚mm；L 为茎的长度‚mm．苜蓿样本 D＝ 2∙72mm‚D1＝1∙84mm． 切口数 n 与剖开程度 u 的关系为： n＝ 1 u （3） 则压扁率定义为： m＝ πD1＋ n（ D— D1） πD （4） 当 n≤π时‚m≤1‚m 为压扁率；若 m＞1‚ 则 m 为压扁度．剖切前的压扁率为零．当 n 为 2‚4‚8时‚m 分别为0∙882‚1∙088‚1∙5． 由胡克定律‚压强为： P＝k（ l0— l）／S （5） 式中‚P 为压强‚MPa；S 为受力面积‚mm 2 ；k 为 弹性模量‚N·mm —1 ；l 为弹簧压缩到的长度‚ mm；l0 为弹簧原长‚mm．本实验所用弹簧原长 31mm‚弹性模量167∙99N·mm —1．当 P＝2∙4 MPa 时‚m ＝0∙6398；P ＝2∙014MPa 时‚m ＝ 0∙4608． （3） 机械压扁法．图1为压扁实验台的平面 图．通过转动台钳手柄不同圈数‚可以对苜蓿茎 施加不同的压力．压力的大小可以由平板2‚3之 间的距离变化即弹簧的压缩量求出． 图1 茎压扁实验台的平面图 Fig．1 Schematic of the experimental platform for crushing the stem 2 实验结果及分析 2∙1 压扁率对茎的干燥速率的影响 图2（a）～（c）分别为干燥温度在100℃‚130 ℃和80℃‚压强不同时苜蓿茎的湿基含湿量随时 间的变化曲线图．图3（a）～（d）分别为干燥温度 在100℃‚130℃和80℃‚压扁率不同时苜蓿茎的 湿基含湿量随时间的变化曲线图．苜蓿茎采用长 度为50mm 的实验样本．使用725型往复式割刀 割草压扁机收割后苜蓿作为样本苜蓿（见图2（a） 中样本压扁曲线）‚其干燥速率近似于茎施加压强 为2∙014MPa 时的干燥速率‚即认为该型号的压 扁机压扁的程度与此压强下的压扁程度相当．由 于压扁和剖开操作会损失茎的汁液‚水分损失量 如表1所示． 当压强等于2∙4MPa 时‚用机械压扁后的干 燥速率比未用机械压扁的提高了76∙57％‚干燥 时间缩短了32∙4s．当压强大于2∙4MPa 时‚用机 械压扁后的茎的干燥速率的增加就不明显了‚但 干燥时间由于水分损失而缩短． ·384· 北 京 科 技 大 学 学 报 2006年第4期