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摘 要

回转鼓的衍生物大量运用在工业生产上，如：干燥技术、回转窑、搅拌机等。本文基于回转鼓的工作原理与颗粒流动的特性，以颗粒流动研究的非电磁响应回转鼓试验系统设计为研究对象，采用计算与理论相结合的研究方法，开发出一套非电磁响应回转鼓的试验系统。设计了回转鼓的加热系统、核心传动系统、物料密封系统、倾斜系统等主要系统，建立了颗粒流动研究的非电磁响应回转鼓的实验模型，利用CAD和SolidWorks软件设计了系统的3D总装配图、回转鼓三视图、传动系统零件图、测量系统零件图、倾斜系统零件图和支撑系统零件图。

本文对回转鼓系统的设计与热系统的研究，可为非电磁响应回转鼓的工业应用与计算提供依据与方法。

关键词：回转鼓；非电磁响应；颗粒流；传热系数

Design of a Rotary Drum Experimental System with Non-electromagnetic Response for the Study of Particle flow

Abstract

The derivatives of rotary drum are widely used in industrial production, such as drying technology, rotary kiln, mixer and so on. Based on the working principle of rotary drum and the characteristics of particle flow, this paper takes the design of non-electromagnetic response rotary drum test system for the study of particle flow as the research object, and adopts the research method of combining calculation with theory. A set of test system of non-electromagnetic response rotary drum is developed. The experimental model of non-electromagnetic response rotary drum for the study of particle flow is established, and the 3D assembly drawing, rotary drum three views, transmission system part drawing, measuring system part drawing, tilt system part drawing and support system part drawing of the system are designed by using CAD and SolidWorks software.

In this paper, the design of the rotary drum system and the study of the thermal system can provide the basis and method for the industrial application and calculation of the rotary drum with non-electromagnetic response.

Key words: Rotary drum non-electromagnetic response particle flow heat transfer coefficient

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 - 1 -

1.1背景 - 1 -

1.1.1颗粒物质与颗粒流动 - 1 -

1.1.2 回转鼓种类和工业应用 - 1 -

1.1.3非电磁响应回转鼓 - 1 -

1.2颗粒流动及回转鼓国内外研究现状趋势 - 1 -

1.2.1 DEM离散元法 - 2 -

1.2.2颗粒流动研究的磁响应回转鼓的性质特点 - 2 -

1.3颗粒流动非磁响应回转鼓实验的对照条件 - 3 -

1.4 解决的问题 - 3 -

1.5拟采用的研究手段 - 3 -

第二章 非电磁响应回转鼓材料选择 - 5 -

2.1非电磁响应回转鼓加热系统及其特点 - 5 -

2.1.1非电磁响应加热设备选用 - 5 -

2.1.2非电磁响应列管加热设备特点 - 5 -

2.2非电磁响应回转鼓传动系统及其选用 - 6 -

2.3非电磁响应回转鼓倾斜调节系统及其选用 - 7 -

2.4 非电磁响应回转鼓系统鼓体设计 - 8 -

2.5非电磁响应回转鼓测温系统设计 - 8 -

2.6非电磁响应回转鼓内置系统和支撑系统的设计 - 8 -

2.7非电磁响应回转鼓的密封系统的选择与设计 - 9 -

2.8 非电磁响应回转鼓进出口系统设计 - 10 -

第三章 非电磁响应回转鼓加热系统的热平衡计算 - 11 -

3.1列管回转鼓传热过程分析 - 11 -

3.2颗粒物料与加热管壁的导热过程 - 11 -

3.2.1传热过程分析 - 11 -

3.2.2热管与颗粒的对流传热系数确定 - 12 -

3.2.3热管与物料的辐射换热系数确定 - 13 -

3.2.4热管与物料接触传热系数的确定 - 13 -

3.2.5管壁与载气（氮气）的传热系数确定 - 14 -

3.2.6热璧与料层总传热系数 - 15 -

3.3热平衡计算总结 - 15 -

第四章 回转鼓各参数选用和系统实验方法 - 16 -

4.1各参数设定 - 16 -

4.1.1温度测试管的结构 - 16 -

4.1.2传动系统的选择与电机的选择 - 17 -

4.1.3加热列管的选择 - 17 -

4.2各参数的测量 - 17 -

4.2.1回转鼓转速测量 - 17 -

4.2.2回转鼓斜率角度变化形式 - 18 -

4.2.3回转鼓物料的填充率 - 18 -

第五章 结论与展望 - 19 -

5.1设计总结 - 19 -

5.2设计展望 - 20 -

参考文献 - 21 -

第一章 绪论

1.1背景

1.1.1颗粒物质与颗粒流动

颗粒种类模式多样,可以分为粉末物质、块状物质甚至天体，颗粒也是生活中最普遍的一类物质。颗粒学的发展突飞猛进,成果也运用在各类工业、物理学和航天学等各个领域^[1]。

颗粒物质由大量离散的粗大固体颗粒聚合,在外界作用下可能发生准静态变形、变形局部化和破坏,直至流动^[2]。在大多数的实验、理论和数值研究中，空间斥力（地球表面的磁斥力）是单独考量的相互作用。然而，颗粒间的内聚力可由、电磁力或静电相互作用或范德华力引起^[3]。

1.1.2 回转鼓种类和工业应用

回转鼓广泛应用于化工和过程工业，如搅拌机、干燥机、造粒机和反应器，用于处理颗粒材料。其中，回转干燥机和回转窑的应用最为广泛。回转鼓有板式和圆筒式两种常用的结构^[4]，对于研究颗粒流动特性具有最适合的特性。具有结构简单、导热均匀等优势，非常合适于空间均匀和压力不高的环境^[5]。回转鼓不仅有鼓式的还有板式等结构，开口也可以是半封闭式的。为了保证足够的装载量，因为重力的作用需要给鼓筒设定一定的角度^[6]，可以使颗粒物料的性质得以充分的研究。

1.1.3非电磁响应回转鼓

回转鼓对于磁性材料颗粒流体（铸铁颗粒、铁屑）在回转时，外加磁场对于颗粒研究造成很大影响，颗粒很容易被磁化。颗粒流动研究的非电磁响应回转鼓，是指回转鼓平台的非电磁响应，颗粒物料在原本的回转鼓平台下进行非电磁响应，改变传统电磁响应回转鼓的结构，在选材及用料上加以修改，使之进行回转鼓平台的非电磁响应，开拓回转鼓的研究领域，增加颗粒物料的使用广度。此次设计在原先回转鼓的基础上通过工艺条件，设计非磁响应回转鼓和热系统、回转鼓进料端的动密封以及出料端的动密封^[7]。

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