转筒干燥器中颗粒物料流动和传热传质过程的研究

转筒干燥器的主体是略带倾斜并能回转的圆筒体，是一种既受高温加热又兼输送的设备，它的应用十分广泛。本文较为系统地进行了转筒干燥器物料的运动分析以及传热传质过程的分析，并进行了试验研究，为提高转筒干燥器的生产效率、节约能源、研发转筒干燥器打下了一定的基础。论文的主要内容如下： 1．在经过广泛研究的基础上，设计并制造了转筒干燥器试验装置，转筒的倾角、转速、风力、风温、抄板以及添加的颗粒物料量均可调。设备运转良好，满足了试验要求。 2．对转筒干燥器中直角和圆弧型抄板的特性进行了研究，在所建立的数学模型的基础上，推导出了这两种抄板在随转筒旋转过程中所持有的颗粒物料量的计算公式，对它所持有的物料量以及其与最大持有物料量的比值进行了分析、研究，用VB语言编制了模拟程序，并对转筒干燥器试验装置的两种形式抄板进行了模拟计算，在多种不同的条件下，得出了模拟结果，结果表明对于颗粒物料所建立的数学模型是正确的，与实际情况相吻合。 3．建立了颗粒物料在转筒干燥器内运动的数学模型，颗粒随着转筒的转动做抛撒运动，每一次的抛撒过程都要经过抄起和撒落两个过程，颗粒向前移动的距离，与洒落高度、转筒倾角和气体流速等因素有关，在此基础上推导出了计算公式，可以算出在任一时刻，颗粒在转筒内所处的位置。用VB语言编制了计算程序。在考虑了转筒转速、转筒半径、转筒倾角、风力大小、物料颗粒的质量等因素之后，可以模拟物料颗粒在转筒内的滞留时间。 4．利用质量平衡方程、能量平衡方程、传热方程和传质方程，建立了颗粒物料在转筒干燥器干燥过程中的传热传质的数学模型，并使用有限元法和Matlab进行了模拟计算，该模型能够较好地预测干燥过程中物料颗粒的温度和含湿量的变化，计算结果与实验结果吻合良好。 5．在理论研究的基础上，用转筒干燥器的试验装置进行了试验研究，以验证模拟的精度。试验主要包括：在转筒内部采用直角抄板的情况下，进行了热空气入口温度变化的试验研究、物料含水率变化的试验研究、转筒干燥器转速变化的试验研究、转筒倾角变化的试验研究。试验表明转筒干燥器的转速直接影响物料在转筒内的滞留时间，转筒干燥过程的热风温度影响物料的干燥速率，物料的含水率对干燥速率有影响。