随着我国畜牧业的快速发展,对饲料的需求量急剧增加,急需发展节粮型、非粮型饲料。我国是农业大国,每年农作物秸秆达7亿吨,但因为秸秆含有大量粗纤维和木质素,质地粗糙、坚硬而适口性差,导致家畜对秸秆采食率和消化率较低,影响农作物秸秆作为饲料使用。目前农作物秸秆可以通过螺杆挤压膨化作用,提高秸秆作为饲料利用率,我国秸秆挤压膨化研究才刚起步,对农作物秸秆双螺杆挤压膨化研究很少。针对目前现状,本课题进行面向畜牧养殖农作物秸秆双螺杆挤压膨化试验研究,分析同向啮合双螺杆挤压过程的流动理论,设计双螺杆构型,并进行双螺杆流场分析,再利用设计的双螺杆,用稻秸秆与玉米粉为原料,以挤压膨化产品的外观以及膨化度为评价指标,进行挤压膨化试验,得到稻秸秆添加量为20%下,膨化度最好的工艺参数,为农作物秸秆经双螺杆挤压膨化为饲料提供理论和实际指导。本文分析物料在同向啮合双螺杆中运动规律,通过对柱坐标系下C型空间中物料运动微元分析,建立流体连续性方程和流体纳维-斯托克斯方程,得到圆柱坐标系下物料速度Vr、Vθ、Vz与压强P表达式,得出平均剪切速率方程,最后选择合适指数定律模型,得到粘度表达式,完成同向啮合双螺杆挤压过程的流动模型建立。本文进行双螺杆构型设计,并借助solidworks软件构建螺杆三维造型,基于计算流体动力学理论,通过建立双螺杆流场有限元模型,利用专业CFD仿真软件CFX对双螺杆全段模型的流场进行数值模拟分析,得到了流体的运动轨迹图、温度分布和压力分布云图,揭示了流体在双螺杆流场内部运动规律,最终验证所设计的螺杆构型满足试验要求,为下面挤压膨化试验提供支持。本文用稻秸秆与玉米粉为原料,以挤压膨化产品的外观以及膨化度为参考依据,进行以稻秸秆添加量、物料含水率、螺杆转速、挤压机三区温度、喂料转速等5个因素的单因素试验,分析5个因素对产品挤压膨化度的影响,通过对试验结果分析,在保证产品有较优膨化效果时,得出稻秸秆最大添加量可以为20%,物料含水率为18%～24%、挤压机三区温度为120℃～140℃、螺杆转速为 90r/min～130r/min、喂料转速为 20r/min～24r/min 较为合适。本文设置稻秸秆添加量为20%确定值,综合研究物料含水率、三区温度、螺杆转速、喂料转速对挤压膨化产品膨化度的影响,设计二次回归正交旋转组合试验,试验结果经SAS9.3软件进行回归数据分析,得出膨化度的二次回归方程,并验证方程显著性和失拟性,得到稻秸秆添加量为20%下,膨化度最好的工艺参数,即物料含水率为19.85%、挤压机三区温度为128.57℃、螺杆转速为110.55r/min和喂料转速为22.1r/min,此时膨化度为1.571。最后进行最优参数下试验结果验证,测得实际试验产品膨化度为1.587,与理论的膨化度相对误差为1.02%,满足误差要求。