干燥是化工生產中較為常見和耗能較大的一類單元操作。面對能源日益緊缺、環境不斷惡化的事實，現代干燥技術將沿著實現有效利用能源提高產品質量及產量、減少對環境的影響、機電一體化、安全操作等方向發展。因此研制適應面廣，同時兼具環保特性的新型干燥設備具有很現實的工程意義。

1 旋轉圓盤干燥機的結構與工藝

旋轉圓盤干燥機是一種連續生產的新型間接加熱式干燥設備，換熱面積達500㎡、750㎡、1000㎡的該型設備已成功用于玉米酒精糟生產高蛋白飼料。

在密閉的干燥室內，一帶有數十片空心圓盤的轉子緩慢旋轉，蒸汽作為熱介質從轉子空心軸的一端進入，通過旋轉金屬圓盤將熱量傳遞給物料，物料在盤外吸熱增焓不斷蒸發濕分，凝結的冷凝水從轉子另一端排出。圓盤周緣裝有特殊抄板，一方面不斷將物料翻起使之與金屬壁面充分接觸，另一方面抄板有一定的軸向傾角，將物料從入口端推向出口端。對不同物料，選用合適的干燥室長度、轉子轉速及抄板的軸向傾角，可使物料從入口到出口剛好完成干燥過程。

由于旋轉圓盤干燥機中物料和干燥介質不直接接觸，產品質量易于保證，且間接傳熱，干燥過程只需提供少量氣體來攜帶濕分，尾氣流量小，熱效率較高。同時被尾氣帶走的粉塵大為減少，可以把污染控制在很小的范圍。正是由于具有良好的節能環保特性，旋轉圓盤干燥機在化工生產中的應用日益廣泛。

在保證正常干燥生產的前提下，降低成本，節約能源，提高熱效率，確保運行的可靠性，是旋轉圓盤干燥機設計的目標，具體通過整機真實傳熱系數的 計算和結構優化兩方面來實現。

2 真實傳熱系數的計算

傳熱系數是表征干燥機傳熱性能的一個重要指標，它的計算精度將直接影響換熱面布置的數量。旋轉圓盤干燥機的傳熱可歸結為平板在攪動的顆粒床上的熱傳導，其傳熱系數根據Schlunder提出的“顆粒熱傳遞模型”，采用移動加熱板的方法計算得到。該理論認為移動加熱面與待干燥顆粒床間的熱傳遞現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）填料床內的熱傳導。

（3）基體中由于顆粒運動引起的熱對流。

將各部分熱阻疊加起來，就可以計算出總的傳熱系數。

顆粒在干燥機料床中的運動規律十分復雜，目前還沒有完全被掌握。在簡化的完全混合情況下，床身內無溫度分布，顆粒熱對流引起的熱阻對傳熱系數的影響可以被忽略。

對一臺干燥機而言，除具有一個宏觀統計上的總體傳熱系數外，每段干燥區域還對應有一個局部傳熱系數，兩者有聯系也有區別。觀察物料的測試報告可以發現，濕度對物料物理性質影響很大。一般濕度越大，比重就越大，導熱系數也會迅速增加。因此顆粒傳熱模型的復雜性還在于分段性，必須根據不同物料的干燥特性曲線，對整臺干燥機進行分區域計算傳熱系數，然后再依各段所占的加熱面比例，得出總傳熱系數。

3 結構優化

結構優化的目的是使干燥機的結構適應干燥曲線的變化，提高熱效率。在干燥過程中，物料的濕度與黏度有密切關系，一般降低濕度有助于減小黏度。干燥前期，物料的濕度和黏度都較大，若此期間供給足夠的熱能，使物料迅速脫水，有助于加快干燥過程。而干燥后期，物料內水分多為結合水，干燥速率主要取決于水分在物料內部的移動速度，水分蒸發速度將明顯低于前期，在此階段應盡量使物料保持一定的溫度，增加與加熱面的接觸率。因此基于上面的分析，對國內現有旋轉圓盤干燥機進行了改進。

同常規旋轉圓盤干燥機相比，改進的新型旋轉圓盤干燥機有以下幾個特點。

（1）采用兩級干燥室設計。將一根空心軸改為兩根獨立空心軸，分別對一次、二次干燥室的加熱圓盤供氣。由于空心軸跨距減小，一方面可減小軸徑，提高設備運轉的可靠性，同時便于加工制造；另一方面加熱圓盤的換熱狀況也得到改善，這主要是由于干燥機逆流操作，空心軸越長，末端蒸汽壓力就越低，從而影響進料端加熱盤的干燥效率。因此減小空心軸的長度可改善相同條件下的干燥水平。

（2）采用變徑盤的變距設計。根據待干物料的狀況，在干燥前期，使之與大直徑、近距盤相接觸來加速物料中自由水分的蒸發；干燥后期，則采用小直徑、中距盤，增加物料與盤的瞬時接觸率，促進內部結合水分向表面的移動。

（3）一次、二次干燥室分別采用不同的主軸轉速。一般提高干燥機的轉速能提高其干燥速率，但對于大型旋轉圓盤干燥機的常規設計，提高轉速并不會帶來益處，一方面驅動電機的功率必須相應提高，另一方面由于中心軸跨距大，轉速的提高對整機設計提出更高的要求。在改進后的設計中，完成高黏物料初始干燥的 干燥室采用較低轉速，而第二干燥室由于進料黏度大為降低則采用較高轉速，這樣可有效降低干燥機的攪拌功率。

具有兩級干燥室的旋轉圓盤干燥機的設計，必須根據被干燥物料的特性進行準確計算及合理布局。

4 結語

旋轉圓盤干燥機是一種連續生產的間接加熱式干燥設備，具有良好的節能環保特性，在化工生產中應用前景廣闊。真實傳熱系數的 計算和結構上的優化是影響其設計水平的主要因素。文中利用“顆粒熱傳遞模型”，結合旋轉圓盤干燥機的具體干燥條件和要求，給出了一種能較好預測其真實傳熱系數的工程方法。同時對常規旋轉圓盤干燥機的結構進行了改進，通過采用兩級干燥室設計、采用變徑盤的變距設計及采用不同的主軸轉速，使結構更趨于合理，能源利用更充分，熱效率大為提高。