列管回轉干燥機烘干機是在傳統的直接傳熱回轉干燥機的基礎上加裝加熱管形成的，屬于間接換熱干燥設備。加熱管內可通入蒸汽、熱煙氣、導熱油等作為熱源。干燥所需的熱量由加熱管傳遞給被干燥的物料。與傳統的直接傳熱回轉干燥機相比，列管回轉干燥機具有產品質量易于保證、熱利用率高、污染小、便于回收溶劑等優點。由于列管回轉干燥機攜濕氣量小，干燥機內溶劑濃度高，非常利于解決煤粉、PTA等物料干燥過程中的燃、爆問題。目前，間接換熱式列管回轉干燥機正在諸如干燥PTA、脫硫石膏等工業生產中獲得越來越廣泛的應用。
然而，列管同轉干燥機內部的傳熱過程較直接換熱式回轉干燥機復雜的多。既存在被干燥物料顆粒與列管間的接觸傳熱，又存在著列管與載濕氣體、載濕氣體與物料顆粒之間的對流換熱，以及物料顆粒層之間的熱傳導。雖然列管回轉干燥機已獲得了一些工業應用，但目前，國內外對回轉圓筒干燥機換熱系數的研究僅局限于直接換熱形式，還沒有用于列管回轉干燥的工藝及裝備設計和計算的成熟方法，對其傳熱機理的研究也較少。而換熱系數是進行干燥機設計計算的重要參數，它直接影響到所需換熱面積設定的準確性，進而影響干燥機的熱效率和容積蒸發強度，因此對列管回轉干燥機內的傳熱機理和傳熱系數進行深入地分析和研究，對該類設備的設計及其工藝的計算具有十分重要的指導意義。
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2、實驗
2.1實驗裝置
實際工程應用的列管回轉干燥系統，主要由熱源、干燥機、加料裝置、出料裝置等組成。干燥機內脫水所需熱量由列管內的熱介質（一般為蒸汽）通過管壁向被干燥物料傳遞。因列管隨筒體轉動，所以，熱源與列管間須進行動連接。這種連接在實驗室實現的難度較大，且不便于瞬時熱流量的測量。為對列管回轉干燥機內列管與物料顆粒之間的換熱過程進行實驗分析和研究，我們建立了一套獨特的實驗裝置。該裝置由簡體、不銹鋼列管、電機、電磁調速器、電流表、調壓顯示器、氮氣瓶、氮氣減壓閥、流量計等組成。其流程圖如圖l所示。
筒體選用不銹鋼材質，規格為∮500mmx675mm。筒體內的列管由不銹鋼管和測試管組成。與測試管相鄰的下游不銹鋼管固定熱電偶，用于測量物料或筒內環境的溫度。
測試管用于測量管壁溫度。由紫銅管、不銹鋼管、熱電偶、電阻絲等組成，如圖2所示。熱電偶敷設于紫銅管外壁，然后由不銹鋼管同定。由于紫銅的導熱系數大，熱電偶比較細，反應靈敏，能夠用于較高精度的溫度測量。兩根測試管分別設置在簡體內同一徑向方向的內、外排列管位置處，分別測量內、外排管的管壁溫度。每個熱電偶各配有數顯表，讀取測量溫度值，讀數精度0.1℃。電加熱管作為熱源，為實驗系統提供熱量。每根電加熱管的額定功率為lkw。采用電壓調節器調節電加熱管的功率，可獲得不同的管壁溫度。并設有電流表和電壓表，測量通入電加熱管的發熱功率。加熱管的管壁溫度Tw與調壓器的可控硅實行反饋調節，使管壁溫度穩定在所需的設定值。
傳動系統由調速電機、鏈輪、鏈條和托輪組成。簡體通過電機帶動托輪實現轉動，可通過調節電磁調速器來改變簡體轉速。
2.2實驗方法
該實驗選用含濕率為0.1%的精對苯二甲酸(PTA)為原料。這種水分下的物料具有較好的分散性能，可以保證測試的穩定性和可重復性。
實驗觀察發現，物料在列管、筒壁、顆粒間的摩擦力及自身的慣性力和離心力的共同作用下，做月牙狀循環運動。啟動后，隨著轉速的增加，物料的循環運動也逐漸加劇。同時，物料的偏析程度也加大。在一段較大的轉速范圍內，物料顆粒群在筒內呈現出明顯的流態化運動特性。因此，物料顆粒群與列管的換熱完全可以看作連續流體與列管的對流換熱。
測量加熱管外壁溫度、物料溫度及輸入測試管的電流和電壓，即可按照式(l)計算各工況下的瞬時換熱系數。而截面上加熱管與管外流體（物料顆粒或攜濕氣體）的綜合換熱系數為瞬時換熱系數的積分。
3、實驗結果及分析
3.1簡體轉速對換熱系數的影響
在一定轉速范圍內，物料在筒內運動的劇烈程度隨轉速的增加而加劇，而物料與列管表面間的傳熱系數正比于兩者的相對運動速度。實驗發現，隨著轉速的增加，物料與加熱管問的相對運動加強，傳熱系數也將升高。但隨著轉速的進一步增加，離心力的作用逐步增強，當簡體和列管的轉速增加到某一數值后，離心力將起主導作用。這時，物料與列管的相對運動將減弱，此時傳熱系數隨轉速的加大反而有所降低。實驗測得的列管與物料問的綜合換熱系數隨轉速的變化規律如圖3所示。
由圖看出，就本文的實驗裝置及其涉及的被干燥物料而言，具有較高綜合換熱系數的轉速范圍為30～40r/min。
3.2換熱系數隨列管位置的變化
實驗觀察發現，物料顆粒在列管回轉干燥機內呈現出不均勻的速度和濃度分布。因此，當列管隨簡體轉動處于不同周向位置時，其外壁與物料間的傳熱系數也發生周期性變化。如圖4所示，當列管在簡體最下方(0°)時，與物料的接觸較充分，其換熱系數較大，隨著筒體轉動，物料與列管的相對運動逐漸加強，在900附近時，物料與列管的相對速度最大，此時的換熱系數最高。在周向角度為接近180°至270°的扇形區域內，物料顆粒的濃度基本上為零。此時，列管與攜濕氣體進行換熱。由于攜濕氣體的密度、導熱系數及與列管的相對速度均低于實驗物料，因此，在這個區域內換熱系數均處在較低水平。待列管運動到最下方（接近360°）時，又與物料接觸充分，換熱系數又有所提高。實驗還發現，由于線速度的差異，在同～簡體周向位置，同一徑向方向的外排列管換熱系數明顯高于內排列管的換熱系數。
3.3填充率對換熱系數的影響
列管回轉干燥機截面內物料所占的比例對顆粒相的速度和濃度分布具有顯著的影響。進而，其綜合換熱系數也隨著填充率的變化而變化。實驗發現（如圖5所示），當填充率較低時，隨著填充率的增大，物料與列管之間的接觸面積逐漸增大，相對運動逐漸加強，換熱更充分，綜合換熱系數呈現升高的趨勢。但當填充率大于某一數值時，隨著填充率的增加，物料與列管的接觸面積不再增加，相對運動不再加強，綜合換熱系數基本保持不變。但當填充率過高時，一部分物料處于靠近圓心的非列管區域，無法與列管接觸，這種情況下，雖然不影響列管傳熱面積的利用，但對物料的濕分傳遞具有不利的影響。
由圖5可見，就本文的實驗裝置及其涉及的被干燥物料而言，具有較理想綜合換熱系數的填充率為20%左右。
4、結論
本文針對間接換熱式列管回轉干燥機傳熱過程的研究，建立了獨特的實驗系統，提出了一套換熱系數測定方法，并應用該系統和方法以PTA為原料進行了大量的實驗研究。
(1)綜合換熱系數隨著轉速的增加而增大。當轉速達到到某一數值后，傳熱系數卻隨轉速的增加而減小；
(2)不同徑向位置的列管具有不同的換熱系數，且同一根列管表面與物料顆粒的換熱系數也隨其所在的周向位置而改變；
(3)隨著填充率的增大，綜合換熱系數呈現升高的趨勢。但當填充率增加到某一數值后，隨著填充率的增加，換熱系數將基本保持不變。
