纖維素粉碎工程的動作解析模擬技術,可望降低開發成本

 

刊登日期:2021/10/15
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日本東北大學與花王旗下的加工製程開發研究所共同開發了一項可將纖維素原料的粉碎製程藉由電腦模擬進行解析之技術。利用此項技術,將可實現纖維素粉碎時消耗電力或非晶質化度的計算預測,進而有助於降低製品開發所需的時間、成本或勞力。

纖維素纖維具有強固的結晶構造,透過破壞結晶構造(非晶質化)可提高反應性,因此在產業利用之際,有效率地非晶質化即顯得相當重要。研究團隊關注到的是透過物理性粉碎方法提供巨大衝擊力的振動桿磨機(Rod Mill),但振動桿磨機的粉碎缺乏系統性的解析報告,因此在大型化裝置設計要進行運轉條件測試在實質上是不可行的。而在此次研究中,研究團隊利用了離散元素法(Discrete Element Method)的模擬手法,計算振動桿磨機的桿軸輾磨粉碎動作,實施了計算、預測纖維素非晶質化度的相關評估。

在粉碎實驗中,研究團隊利用高速攝影機拍攝桿軸的運動狀態,並與模擬計算所得到的桿軸狀況進行比較後,確認了模擬計算的有效度。此外,經模擬計算取得的能量消耗數值確認與實驗中的動力值呈現一致,證實可藉由適切地設定摩擦係數、恢復係數,實現感軸實際運作或動力的預測。今後研究團隊將進一步推動新模擬技術在大規模化裝置的應用,以及條件設定的最佳化。


資料來源: 化學工業日報 / 材料世界網編譯
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