滚筒烘丝是卷烟制丝过程中广泛采用的关键干燥工序,在滚筒内通过筒壁和气流的供热脱除烟丝中水分,使烟丝充分松散,并产生一定卷曲,增加烟丝的填充能力,满足后续工艺的要求。烘丝机的筒壁温度、热风温度、热风风量和热风湿度等工艺参数都会影响烘丝后烟丝的内在质量和外在质量,因此,研究可控工艺参数与烘丝过程中烟丝含水率分布之间的关系,对滚筒烘丝过程的优化和提升烘丝设备的过程控制能力具有一定指导意义。　　本课题利用自行设计的试验设备研究滚筒烘丝过程中烟丝的运动过程和干燥特性,将烟丝干燥过程引起的烟丝特性变化对烟丝运动过程的影响加以充分考虑。利用烟丝运动模型和干燥动力学模型的耦合,在每一个控制单元中建立差分方程组,运用MATLAB软件对差分方程组进行数值计算,模拟烘丝单元烟丝含水率和停留时间的变化过程。具体研究内容如下:　　1.利用滚筒传输特性测试平台,分别考察不同滚筒转速、倾角、筒内气速、加料速率和含水率条件下烟丝在滚筒内停留时间的变化规律,基于经典Friedman-Marshall模型,引入含水率对模型进行修正,建立用于预测滚筒内烟丝停留时间的运动模型,并对所建立的经验模型进行验证。　　研究结果表明:　　(1)当烟丝含水率一定,滚筒内无气流通过时,烟丝在滚筒内的平均停留时间随滚筒转速、倾角的增大而增加,与烟丝的质量流量无关;当滚筒内有气流通过时,停留时间随气速的增大而减少,随烟丝质量流量的增大而增加;　　(2)当滚筒操作条件一定时,烟丝含水率对平均停留时间影响显著,烟丝在滚筒内的停留时间随含水率的增大而增加;　　(3)在传统的稳态停留时间预测模型中引入含水率作为修正系数后,停留时间模型预测值与试验值偏差降低,模型精度得到提高。　　2.为表征干燥过程烟丝含水率随停留时间的变化,利用一套自行设计批式滚筒模拟工业设备中的干燥环境,测定了干燥过程中烟丝含水率变化曲线。通过烟丝批示滚筒干燥动力学试验发现:　　(1)烟丝滚筒干燥试验研究表明:烟丝干燥过程中水分比下降速率和干燥速率随着筒壁温度、热风温度、滚筒转速以及热风风量的增大而加快,随着热风湿度的增大而减慢;　　(2)在本课题研究中烟丝的干燥过程只出现降速干燥阶段,烟丝是一种多孔毛细管结构材料,在本课题试验设计的含水率范围内,干燥过程中烟丝表面和内部孔道不断发生收缩,未能满足恒速干燥的条件;　　(3)选择14种薄层干燥模型对试验数据进行非线性拟合分析,最终选择Midilli-Kunck薄层干燥模型来表征滚筒内烟丝的干燥过程。　　3.为更好地认识和理解滚筒烘丝过程中烟丝的含水率和停留时间分布,本文通过对滚筒烘丝过程进行合理的假设,利用微元分析方法,将烟丝运动模型和干燥动力学模型耦合,模拟滚筒内烟丝颗粒的干燥过程。模拟结果表明:　　(1)筒壁温度、转速以及初始含水率对烟丝含水率分布和最终停留时间均有显著影响。　　(2)筒壁温度影响最大,热风温度影响最小。　　(3)通过模拟值和试验值的对比,模拟值与试验值误差在15％以内。