一．课题背景

回转干燥是一种古老的烘干、干燥工艺，回转干燥机则是实现该工艺的基本关键装备。随着”节能环保”政策地推广，回转干燥机已被广泛地应用于化工、冶金、电力、建材、食品、制药等行业。为了增强回转干燥机内颗粒的流动和混合，在干燥机内设置了各种内置构件^[1]，但这些内置构件的设计仍是通过试错法进行，缺乏科学合理的设计方法。由于颗粒体系具有对外界微小作用的敏感和非线性响应特性，从而体系颗粒受到干燥机内构件的影响较大。目前，针对颗粒体系的研究选取的研究对象和边界比较简单和理想化，如干颗粒、真空环境、光滑壁面等。然而，颗粒体系是主要通过接触相互作用的，其对外界作用的响应具有非线性和历史过程性，因此，支配颗粒体系的流动机理目前仍未被完全理解，需要进一步探索。以回转鼓为构造框架，以湿颗粒为主要的研究对象，采用不同的几何与动力边界框架，结合颗粒的湿润程度、粗细等因素，研究颗粒体系在鼓内的输运规律，归纳颗粒体系在回转加工过程的合适属性和鼓内内置构件的影响作用，优化其加工处理过程，实现干燥过程中的节能降耗。

二．课题研究现状

1.回转干燥机的研究现状

对于国内的蒸汽管回转干燥机，由于我们国家对蒸汽管回转干燥机理论方面研究较晚，很少有进行更深层次更全面的研究，同时基础理论研究方面也十分有限，在此，我们也只能泛泛而谈。岳永飞等人^[2]以工业数据为基础，通过对蒸汽管回转干燥机传热机理的理论研究，对影响传热的各种因素进行了系统分析，建立了可用于工业干燥机设计的传热系数的数学模型，并且在工业上的应用得出的数据验证了该模型的可靠性。赵旭等人^[3]则通过对HDPE蒸汽列管回转干燥机进行研究，考虑了传热过程中的传质，提高了传热系数计算的可靠性。吕新宇等^[4]采用扬子石化化工厂氧化干燥机110%负荷下的真实工业数据，对影响出传热的各种因素进行了理论分析，建立了干燥机总传热系数的数学模型。

对于国外的蒸汽管回转干燥机，国外针对蒸汽列管回转干燥机干燥理论的研究起步较早，注重基础理论的探讨和研究，做了较多的研究工作，设计了不同类型的回转干燥机干燥不同的物料，从不同角度建立了干燥模型。Beeby等^[5]通过研究表明，在间接传热过程中，类似于搅拌床内的传热方式构成了间接干燥的关键步骤，因而热量由加热管传递给颗粒床的机理研究。Schlunder、Xavia等^[6]都一致认为热量从加热管传递到颗粒层由两个连续步骤组成：热量先由加热面传递给相邻的第一层颗粒层，然后再向颗粒层内层传递。Schlunder、Decker等^[7]则对加热面与第一层颗粒层的传热机理进行了研究，得出的结果表明：虽然不同学者得出的Nu 数不一样，但是各自研究的蒸汽列管回转干燥机的Nu 数是不变的。国外关于蒸汽列管回转干燥机干燥理论的基础研究经历了一个漫长的过程，比国内成熟许多，也得到了良好的应用。

2.颗粒的流动和传热研究现状

离散单元法是模拟非连续体的代表性数值方法^[8]。针对粒子流动的不连续行为 ,离散单元法用离散体的力学理论,配合牛顿第二运动定律及显性时间积分法来描述离散体的运动^[9]。颗粒离散单元法的计算法则主要由以下两部分组成：(1)自由下落部分，颗粒仅受重力作用；（2)碰撞部分，颗粒除受重力作用以外，还受到由于与其他颗粒碰撞而产生的接触力 。