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    1引言       干燥是一項古老而又重要的單元操作，通常指利用熱能使物料中的濕份汽化，并將產(chǎn)生的蒸汽排除的過程。其本質(zhì)為被除去的濕份從固相中轉(zhuǎn)移到氣相內(nèi)，固相為被干燥的物料，氣相為干燥介質(zhì)。干燥是最為常見和耗能最大的工業(yè)操作，也是化工單元操作中最為多種多樣的一類操作，用于不同性狀物料的干燥方法多達百種。干燥又是一個最復雜、研究很不充分的操作，因為在固體介質(zhì)中同時發(fā)生熱量、質(zhì)量和動量的傳遞現(xiàn)象，用數(shù)學描述存在著困難性和無效性。所以國外許多學者認為：“干燥是一門藝術”，有大量的“knowhow”(知其然)，而沒有足夠的“knowwhy”(知其所以然)。迄今為止大多數(shù)干燥機的設計在很大程度上是依賴中試和經(jīng)驗相結合完成的。       2 干燥機分類及國內(nèi)外應用研究概況       干燥方式的多樣導致了干燥設備的多樣性，許多人試圖對干燥機進行分類，McCormick嘗試從用戶視角進行分類，Sloan將干燥機分成20個型式，Dittman提出了工業(yè)上普遍運用的分類標準，即按熱量傳遞方式將干燥設備分成直接傳熱式干燥設備和間接傳熱式干燥設備。 &nbs埋刮板輸送機p;     直接傳熱式干燥設備顧名思義，干燥介質(zhì)直接與被干燥物料接觸，把熱量傳遞給物料，同時將物料蒸發(fā)的濕份帶走。典型的有噴霧干燥器、流化床干燥器、轉(zhuǎn)筒式干燥機、盤架式干燥機等。直接傳熱干燥設備雖然結構簡單，但其中運用的干燥介質(zhì)普遍熱值較低，為了符合成品要求，介質(zhì)流量很大，設備配套成本上升，且熱效率低一直是困擾其運用的關鍵。       間接傳熱設備中，物料和干燥介質(zhì)通過一層金屬壁隔開，熱量由金屬壁傳至物料。因為非冷凝氣體與金屬壁的傳熱系數(shù)太小，所以此類干燥設備的加熱介質(zhì)一般是冷凝氣體或液體。與直接干燥設備相比，間接干燥設備有如下優(yōu)點：(1)產(chǎn)品質(zhì)量易于保證。由于物料與干燥介質(zhì)不直接接觸，避免了干燥介質(zhì)對物料的二次污染(2)干燥熱源趨于多樣化。物料與干燥介質(zhì)分離使我們對熱源的要求有所降低。譬如可以分別用蒸汽和煙道氣作為干燥介質(zhì)。這樣，當能源緊缺時，此類干燥機的工作就較少受影響。(3)高的熱效率。間接加熱干燥機的熱效率主要體現(xiàn)在尾氣流量上，與直接加熱干燥機相比，間接加熱干燥機的尾氣流量小，因而帶走的熱能就少。一般說來，達到相同的干燥質(zhì)量，間接式干燥機所需熱能是直接式干燥機的12~13，并且隨著成品目標濕度的降低，間接式干燥機的優(yōu)勢會顯著增加。(4)低污染尾氣流量小使從干燥機攜帶出的粉塵也大為減少，可以把污往復給料機染控制在很小的范圍內(nèi)。我國酒精行業(yè)開始利用間接干燥機處理殘渣，不僅使工廠工業(yè)廢水中BOD含量和COD含量達到國家排放標準，而且每生產(chǎn)一噸鄂式破石機酒精可附產(chǎn)0.9噸高蛋白飼料。       事物都有其兩面性，接觸式干燥的缺憾是：黏度大的物料在金屬加熱面上不易更新，使干燥機的傳熱系數(shù)大為降低，嚴重的會造成結巴，影響干燥過程的進行。       為了提高間接式干燥機的傳熱效果，一般將間接式干燥機的傳熱部件設計成旋轉(zhuǎn)結構，旋轉(zhuǎn)式間接干燥機主要有旋轉(zhuǎn)圓盤式、旋轉(zhuǎn)化工振動篩列管式、滾筒式、旋轉(zhuǎn)槳式等干燥機。其中旋轉(zhuǎn)圓盤式、旋轉(zhuǎn)列管式干燥機國外80年代中期起已廣泛應用于化工、食品、飼料等行業(yè)我們經(jīng)過數(shù)年的研究并與制造廠合作已成功研制出該機并逐步投入運行，如酒精行固定式輸送機業(yè)酒精糟的干燥、皮帶輸送帶無擺式給料機機鹽行業(yè)中輕ne提升機質(zhì)碳酸鈣的干燥等。

    3 旋轉(zhuǎn)列管式干燥機和旋轉(zhuǎn)圓盤式干燥機的開發(fā)研究       3.1 結構       這兩種旋轉(zhuǎn)式間接干燥機的結構主要由以下四部分組成：(1)主機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，此為干燥機的核心部件，不同的干燥機有不同的轉(zhuǎn)子結構。旋轉(zhuǎn)列管式干燥機的轉(zhuǎn)子由兩端中空軸、封頭及數(shù)百根管子形成的管束組成；旋轉(zhuǎn)圓盤式干燥機的轉(zhuǎn)子由中空軸和焊接組裝在其上的數(shù)十只圓盤組成。其結構如圖1、圖2。運轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子靠兩端軸承支撐：一端為固定軸承，一端可以自由游動、消耗熱膨脹。轉(zhuǎn)子四周有固定在架子上的抄板。(2)傳動系統(tǒng)，由主電機、減速系統(tǒng)組成(擺線針輪減速和齒輪減速二級)。(3)管路系統(tǒng)，由調(diào)節(jié)閥門、金屬軟管、旋轉(zhuǎn)接頭等組成。(4)排風和除塵系統(tǒng)，引風機排風，配濕法除塵回收熱水和粉塵。         3.2 工作原理       參見圖1、圖2，在密閉的干燥室內(nèi)，有一由管束組成的轉(zhuǎn)子或由一組圓盤組成的轉(zhuǎn)子緩緩旋轉(zhuǎn)，通過轉(zhuǎn)子的入口和出口中空軸導入和導出熱介質(zhì)。熱介質(zhì)通過金屬壁將熱量導給被干物料，物料吸熱增焓蒸發(fā)濕份。轉(zhuǎn)子周緣安有特殊的刮板，一方面不斷將物料翻起使之與金屬換熱表面接觸，另一方面刮板與轉(zhuǎn)子有一定的傾角，將物料從入口端推向出口端。對不同的物料，改變干燥室長度、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速及刮板傾角，使物料從入口到出口剛好完成干燥過程。蒸發(fā)的濕份則由頂部引風機抽出。       3.3 設計模型       旋轉(zhuǎn)式間接干燥機的尺寸大小是通過換熱面的大小來度量的。通過物料衡算，可以確定干燥機的熱消耗量Q(即單位時間內(nèi)干燥機消耗的熱量)，而Q=KA△t，因此干燥機換熱面積的大小取決于總傳熱系數(shù)K和溫差$t。其中，△t可以調(diào)節(jié)蒸汽入口溫度來實現(xiàn)而傳熱系數(shù)K則與物料特性，干燥機攪動水平等決定。另外該類干燥機的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)受熱介質(zhì)的壓力作用是承壓部件。因此旋轉(zhuǎn)式間接干燥機的設計有兩大技術關鍵：(1)干燥機實際傳熱系數(shù)的計算；(2)干燥機轉(zhuǎn)子強度的設計。       3.3.1 實際傳熱系數(shù)的計算       從工作原理看，干燥機傳熱系數(shù)的計算可歸結為管束或平板在攪動的顆粒床上的熱傳導。對攪動床的傳熱粉碎機系數(shù)進行分析的資料在國外較少報道。文獻給出了大型旋轉(zhuǎn)圓盤干燥機傳熱系數(shù)的計算方法。利用Schlunder提出的“顆粒熱傳遞模型”采用移動加熱板的方法來計算傳熱系數(shù)。該理論認為在移動加熱面與待干燥的顆粒床間的熱傳遞現(xiàn)象主要受三個機制控制，即熱阻主要由以下三部分組成：(1)加熱壁與顆粒間的熱傳遞；(2)填料床內(nèi)的熱傳導；(3)基體中由于顆粒運動引起的熱對流。將各部分的熱阻疊加起來就可以計算出總的傳熱系數(shù)。對于管束式干燥機經(jīng)大量試驗和宏觀統(tǒng)計分析，亦建立了實際傳熱系數(shù)的計算方法。       3.3.2 干燥機轉(zhuǎn)子強度的設計       干燥機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的強度設計的部件隨不同的干燥機類型而有所不同。對于旋轉(zhuǎn)列管式干燥機來說，根據(jù)對該特殊設備的分析并參照以往的設計雙層振動篩經(jīng)驗，可以確定主要的危險部位及校核內(nèi)容為：(1)位于軸承支承處的主軸應力；(2)轉(zhuǎn)子的剛度分析及最大撓度計算；(3)管子與管板連接處的扭轉(zhuǎn)應力；(4)封頭的膜應力。由于該設備為非標準設備，在進行強度與剛度分析時首先要進行合理的、偏于安全的力學模型簡化，然后針對力學模型進行強度和剛度分析計算。對于旋轉(zhuǎn)圓盤式干燥機，轉(zhuǎn)子強度的分析設計主要包括兩部分：(1)工作圓盤(承壓非標設備)的強度分析；(2)承受內(nèi)壓和彎曲扭轉(zhuǎn)載荷的中空軸的強度分析。對于工作圓盤可采用有限元計算強度，對于中空軸則采用簡化的力學模型來計算主軸的撓度和最大應力。       4 發(fā)展趨勢       隨著人們的節(jié)能及環(huán)保意識的不斷加強，開發(fā)新型節(jié)能的組合式干燥機和高效環(huán)保型干燥機將是今后旋轉(zhuǎn)式間接干燥機發(fā)展的主要方向之一。另外，隨著計算機輔助設計技術(CAD)的不斷發(fā)展，把CAD技術結合到旋轉(zhuǎn)式間接干燥機的設計開發(fā)中也是干燥機設計技術發(fā)展的必然趨勢。利用VisualC++的MFC庫等面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)環(huán)境將整個設計過程做成軟件，通過友好的用戶界面提供參數(shù)化圓振篩設計，用戶只要輸入設計參數(shù)，由軟件自動完成設計校核，直至最終出圖。 破碎機 運輸機 震篩機 香蕉篩