旋转列管式干燥机和旋转圆盘式干燥机的开发研究
时间：2009-09-02 阅读：3045
这两种旋转式间接干燥机的结构主要由以下四部分组成：（1）主机转子系统，此为干燥机的核心部件，不同的干燥机有不同的转子结构。旋转列管式干燥机的转子由两端中空轴、封头及数百根管子形成的管束组成；旋转圆盘式干燥机的转子由中空轴和焊接组装在其上的数十只圆盘组成。其结构如图1、图2。运转时转子靠两端轴承支撑：一端为固定轴承，一端可以自由游动、消耗热膨胀。转子四周有固定在架子上的抄板。（2）传动系统，由主电机、减速系统组成（摆线针轮减速和齿轮减速二级）。（3）管路系统，由调节阀门、金属软管、旋转接头等组成。（4）排风和除尘系统，引风机排风，配湿法除尘回收热水和粉尘。
3.2 工作原理
参见图1、图2，在密闭的干燥室内，有一由管束组成的转子或由一组圆盘组成的转子缓缓旋转，通过转子的入口和出口中空轴导入和导出热介质。热介质通过金属壁将热量导给被干物料，物料吸热增焓蒸发湿份。转子周缘安有特殊的刮板，一方面不断将物料翻起使之与金属换热表面接触，另一方面刮板与转子有一定的倾角，将物料从入口端推向出口端。对不同的物料，改变干燥室长度、转子转速及刮板倾角，使物料从入口到出口刚好完成干燥过程。蒸发的湿份则由顶部引风机抽出。
3.3 设计模型
旋转式间接干燥机的尺寸大小是通过换热面的大小来度量的。通过物料衡算，可以确定干燥机的热消耗量Q（即单位时间内干燥机消耗的热量），而Q=KA△t，因此干燥机换热面积的大小取决于总传热系数K和温差$t。其中，△t可以调节蒸汽入口温度来实现而传热系数K则与物料特性，干燥机搅动水平等决定。另外该类干燥机的转子系统受热介质的压力作用是承压部件。因此旋转式间接干燥机的设计有两大技术关键：（1）干燥机实际传热系数的计算；（2）干燥机转子强度的设计。
3.3.1 实际传热系数的计算
从工作原理看，干燥机传热系数的计算可归结为管束或平板在搅动的颗粒床上的热传导。对搅动床的传热系数进行分析的资料在国外较少报道。文献给出了大型旋转圆盘干燥机传热系数的计算方法。利用Schlunder提出的“颗粒热传递模型”采用移动加热板的方法来计算传热系数。该理论认为在移动加热面与待干燥的颗粒床间的热传递现象主要受三个机制控制，即热阻主要由以下三部分组成：（1）加热壁与颗粒间的热传递；（2）填料床内的热传导；（3）基体中由于颗粒运动引起的热对流。将各部分的热阻叠加起来就可以计算出总的传热系数。对于管束式干燥机经大量试验和宏观统计分析，亦建立了实际传热系数的计算方法。
3.3.2 干燥机转子强度的设计
干燥机转子系统的强度设计的部件随不同的干燥机类型而有所不同。对于旋转列管式干燥机来说，根据对该特殊设备的分析并参照以往的设计经验，可以确定主要的危险部位及校核内容为：（1）位于轴承支承处的主轴应力；（2）转子的刚度分析及zui大挠度计算；（3）管子与管板连接处的扭转应力；（4）封头的膜应力。由于该设备为非标准设备，在进行强度与刚度分析时首先要进行合理的、偏于安全的力学模型简化，然后针对力学模型进行强度和刚度分析计算。对于旋转圆盘式干燥机，转子强度的分析设计主要包括两部分：（1）工作圆盘（承压非标设备）的强度分析；（2）承受内压和弯曲扭转载荷的中空轴的强度分析。对于工作圆盘可采用有限元计算强度，对于中空轴则采用简化的力学模型来计算主轴的挠度和zui大应力。