第十一讲转筒干燥机,滚筒干燥机和盘式干燥机设计这三种干燥机采用知识介绍的方法讲介,如要详细了解,可参阅有关资料。
一、转筒干燥机设计：（一）、转筒干燥机的应用范围：转筒干燥机是一种处理大量物料的干燥机。
由于运转可靠，操作弹性大，适应性强，处理能力大，广泛使用于冶金，建材，轻工等部门。
在化工行业中，如硫酸铵，硫化碱，安福粉，硝酸铵，尿素，草酸，碳酸钙，钙镁磷肥，普通过磷酸钙，重过磷酸钙和三聚磷酸钠的干燥，大多使用转筒干燥机（有些物料也能用其他类型的干燥机干燥）。
转筒干燥机一般适用于颗粒状物料，也可用部分掺入干物料的办法干燥粘性膏状物料或含水率较高的物料。
物料含水率一般为3～25%，最高可达50%，产品含水率可达到0.5%。
（二）、转筒干燥的优缺点：1．优点：生产能力大，可连续操作;适用范围广，操作弹性较大;结构简单,操作方便;故障少,维修费用低;流体阻力小和清扫容易。
2．缺点：设备庞大，一次性投资大;安装和拆卸困难;占地面积大;填充系数小;容积给热系数较低,热损失较大;物料在干燥机内停留时间长,且颗粒之间停留时间差异较大,不适于对温度有严格要求的物料。
（三）、转筒干燥机的类型(结构示意图见金陵产品样本第一册第36页)：1．直接传热转筒干燥机：在干燥机内,载热流体直接与被干燥物料接触，主要靠对流传热，热利用率较高。
使用最广泛。
2．间接传热转筒干燥机：在此种干燥机中，载热体不直接与被干燥的物料接触，而干燥所需的全部热量都是经过传热壁传给被干燥物料的，靠热传导传热。
本设备特点是干燥成本低；产量高，热效率好；对燃料要求不高，可烧烟煤，无烟煤，油，气和煤粉等；操作简单，稳定。
3．复合传热转筒干燥机：此种干燥机一部分热量是由载热体经过传热壁传给被干燥物料，另一部分热量则由载热流体直接与物料接触而传递的，，是热传导和对流传热两种形式的组合，热利用率较高。
干燥机主要由外壳和中央内管所组成。
被干燥物料沿外壳内壁和中央内管外壁间的环状空间移动，烟气自燃烧炉进入中央内管，自左向右流动，并将一部分热量经管壁传给被干燥物料，然后进入并通过环状空间与被干燥物料直接接触，而后由排风机或烟囱排出。
另外还有蒸汽煅烧干燥机，喷浆造粒干燥机等。
（四）、转筒干燥机的流向选择和热载流体的选择：1．并流：物料移动方向和载热流体流动方向相同。
它适合于下列物料：(1).物料在含水率较大时,允许快速干燥而不会发生裂纹和焦化。
(2).干燥后物料不能耐高温,即产品遇高温会发生分解,氧化等变化。
(3).干燥后的物料吸湿性很小,否则干燥后的物料会从载热流体中吸回水分,降低产品质量。
2.逆流:物料移动方向与载热流体流动方向相反。
它适合于下列物料:(1).物料在含水率较高时,不允许有快速干燥,以免引起物料发生龟裂。
(2).干燥后的物料可以耐高温,不会发生分解,氧化等现象。
(3).干燥后的物料具有较大的吸湿性。
(4).要求干燥速度大,同时又要求产品含水率低。
3.载热流体的选择:若被干燥的固体物料不怕高温,且非最后产品,可以允许中间过程稍被污染,可采用烟道气作为载热流体,则能得到较高的体积蒸发率和热效率。
如矿石，砂砾，煤和过磷酸钙等物料的转筒干燥机就用烟道气，其燃料可以是煤，油或天然气等。
若被干燥的物料不允许被污染，则用空气做载热流体。
热空气是经过蒸汽换热器或间接加热热风炉得到的。
（五）、转筒干燥机结构简介：1．筒体：用钢板卷成的园筒形。
直径为0.5m～3mm以上，长度2～50m。
2．物料的分散---抄板：抄板是为了使物料在干燥器内全面分散，以使热风与物料充分接触而设置的。
抄板形式有多种，和物料及干燥阶段相适应。
3．轮箍和支承托轮：是承受筒体转动的支承部分，用铸铁，型钢和铸钢制成，根据筒体的长度可采用2点，3点或4点支承。
4．驱动装置：有磨擦传动，链条传动和齿轮传动等形式，视功率而定。
5．空气密封装置：转筒与固定部分必须有密封，防止热风泄漏。
（六）、部分物料的操作数据：(摘自《干燥设备》一书)上表中:ω1,原料含水率;ω2,产品含水率;t1,热风温度;t2,排风温度;A,干燥强度。
（八）、转筒干燥机水分蒸发强度参考数据：(摘自某制造商的产品说明书)(九)、常规直接加热逆流转筒干燥机运转实例:(摘自《现代干燥技术》)(十)、常规直接加热并流转筒干燥机运转实例:(摘自《现代干燥技术》)（十一）、转筒干燥机设备规格的设计和确定：1．物料衡算，热量衡算和热风质量流量计算：直接传热转筒干燥机是对流干燥设备，与其他对流干燥机一样采用第四讲中的方法进行计算，可求得干燥过程中水分蒸发量W水（kg水/h），空气消耗L g（kg干空气/s）和排风的含湿量d2（kg水/kg干空气）。
2．筒体直经D：根据L g计算排风时的湿空气的质量流量L w为：L w=L g×（1＋d2）（kg湿空气/s）再根据规定的湿空气质量流速u（kg湿空气/m2·s），求得转筒的截面积：πD2/4=L w/u故转筒直径为：D=【4L w/（π×u）】0.5 （m）圆筒截面积的湿空气质量流速一般为0.55～5.5kg湿空气/m2·s,粒子大小和密度与干燥机截面的u关系见下表:对于易引起粉尘飞扬的物料,应采用较小的u。
根据经验，如粒径为500μm左右的颗粒，可取u为1.4kg湿空气/m2·h。
另还有一组数据供参考:粒径为1mm左右的物料,空气速度为0.3～1.0m/s;粒径为1～5mm的物料,空气速度为1.2～2.2m/s。
热风速度应小于物料的沉降速度。
实际操作数据证明，即使装有最复杂抄板的转筒干燥机，气体通过的压力损失ΔP不超过1mmH2O/1m筒体。
3．筒体长度Z：有了筒体直径后，如果知道了转筒干燥机的容积，即可求出筒体长度。
要决定转筒干燥机的容积，必须知道特性数值A---即干燥强度，每立方米干燥机容积，每小时蒸发的水量。
数值A取决于干燥机的类型（包括抄板结构，载热体和物料的流向以便及热工条件等），容积填充系数，转速，物料性质，含水率，粒子大小，干燥机截面载热体的速度等。
A值是通过试验获得的，也可参考（六），（七），（八）三节中的数据。
知道了干燥强度之后，干燥机的容积可根据下式确定：V=1.2×W水/A （m3）筒体长度为：Z=4×V/（π×d2）（m）转筒干燥机的长度还要受到长径比（Z/D）制约，一般转筒干燥机的长径比为4～12，小直径的干燥机取较小值，大直径的取较大值，但总的还应根据计算结果，参照现场使用的具体情况，以出口物料含水率达到要求为准确定筒体长度。
以上是从传质角度来确定筒体的长度，也可从传热角度来确定，具体步骤方法见后面讲述。
4．停留时间τ：物料在转筒内停留时间必须大于物料干燥所需的时间，才能保证产品的干燥要求。
物料在转筒内停留时间与转筒尺寸，运行条件，物料与气体的相对流向等有关，可按下列经验计算式估算：0．23×Z 10×Z×L wτ=【----------------±-------------】×60S×n0.9×D G c×dp0.5(等号右端的正号用于逆流干燥操作,负号用于并流操作)上式中:τ---平均停流时间,(s);Z---转筒长度(m);D---转筒直径(m);S---转筒倾斜率,等于转筒轴线与水平线之间倾角的正切;n---转筒转速,(r/min);L w---湿空气质量流量(kg湿空气/s)G c---绝干物料量,(kg/s)D p---颗粒平均直径,(μm)如可忽略热风速度的影响,对于颗粒状物料求停留时间可用下式:Z×sinφ1τ=---------------------×60 (s)π×D×n×sinφ2上式中: Z----筒体长度,(m);D----筒体直径,(m);φ1---物料的自然休止角(°);φ2----筒体倾角(°);n----筒体转速,(r/min)。
5．填充率β：某一截面上的填充率β等于物料所占的面积与整个截面积之比；某一段长度内的平均填充率等于该段长度内装填物料占有体积与该段长度的有效容积之比，干燥机内的填充率也等于平均停留时间和单位时间内的加料体积和转筒干燥机的体积之比，即：F mG mτ×V sφ= ---------- = ---------------------- = ---------πD2/4 60×γs×v m×πD2/4 V上式中：F m----物料所占的面积，（m2）；G m----物料流通量（t/h），G m=C″×G（C″为系数，G为产量），一般C″=1.1～1.45γs----物料容重，(t/m3);V s----单位时间内的加料体积,(m3/s);V----转筒体积,(m3);τ----平均停留时间,(s);v m----物料平均移动速度,v m=Z/τ(m/min);Z----筒体长度,(m)。
转筒干燥机的适宜填充率为8～13%。
6.斜度和转速:(1).斜度:转筒的斜度习惯上取筒体轴线倾斜角β的正弦,既s=sinβ,干燥机一般斜度为s=0～0.1,相当于0～8°角。
(2).转速:转筒干燥机的转速n为1～8r/min.转筒直经大的,转速应取小一些。
7.旋风分离器,布袋除尘器和进,出料装置:如物料粒径较大,产品含水率也较高,那粉尘的直径也会较大,可选用旋风分离器回收粉尘,如物料粒径较小,产品含水率也较低,碰撞后会产生较细的粉尘,粉尘浓度也不大,就可直接用布袋除尘器回收粉尘。
进料一般用斗式提升机或皮带机运到料斗,经料斗的控制机构通过加料斜管进入干燥机。
出料一般用螺旋输送机或皮带运输机。
8.从传热角度计算转筒干燥机筒体的容积:干燥机的容积也可采用容积传热系数来计算,一般为100～200kcal/m3·h·℃。
V=Q/（αa×Δt m）（m3）上式中：αa----容积传热系数，（kcal/m3·h·℃）；Q----干燥物料时所需的总热量，热量衡算中的Q1＋Q2，（kcal/h）；Δt m----进出口气体与物料的对数平均温差，（℃）。
对于常规直接加热转筒干燥机来说,容积传热系数通常与热风速度,抄板数量以及转筒直径有关,都是通过在一定条件下的试验得到,都是经验计算式。
常用的有以下容积传热系数计算式:(1).经验式: αa=0.07738×u0.16/D (kcal/m3·s·℃)上式中:u----湿空气质量流量,(kg湿空气/m2·s);D----转筒直径,(m)。