丝状颗粒作为一类长径比较大的非球形颗粒，其传热传质特性的相关技术在工农业生产中具有广阔的应用背景。丝状颗粒本身的运动行为、温度及含水率的变化特征较球形颗粒的情况更为复杂，相关理论研究涉及到多相流体动力学、颗粒物质力学、传热传质学等多个方面。目前，国内外关于颗粒传热传质特性的研究已逐渐由宏观向颗粒尺度的微观层面深入，不过主要成果都集中在球型颗粒方面，而对于丝状颗粒传热传质特性的研究还不够系统，诸如用何种方式考虑颗粒的形状因素、怎样描述密相丝状颗粒系统中颗粒间相互碰撞（接触）的传热过程、如何选择在不同干燥条件下颗粒与流体之间的耦合对流传热及传质模型等，这些关键问题尚未得到解决，因此该领域的基础研究仍落后于实际工业技术开发与应用。　　本文首先针对丝状颗粒在于燥设备中的运动、传热和传质三者同时发生的现象分别进行了数学建模，之后结合实验，平行研究了丝状颗粒在复杂多相流条件下的传热传质特性和相关规律，其结果为该类粒子干燥效率的提高、干燥设备结构的进一步优化提供了理论指导。研究内容主要包含以下几个方面:　　气固两相传热传质数学模型的建立。将气体作为连续相，颗粒作为离散相，分别采用计算流体动力学(CFD)建立气相数学模型，以及离散元法(DEM)建立固相数学模型。气相模型主要基于经典的N-S方程，并结合局部平均法，来建立与固相之间相互耦合的质量、动量以及能量守恒方程。而对于固相模型，首先从单颗粒入手，根据丝状颗粒长径比较大、柔软、易绕曲变形等特征，将其假设成由若干杆状颗粒和铰约束连接而成的细长链式结构;之后在颗粒物质力学的基础上，重点描述了丝状颗粒相互碰撞时的受力模型;接下来在颗粒尺度的微观层面提出了一种基于离散单元法的丝状颗粒相互碰撞（接触）传热模型，模型中综合考虑了颗粒形状因素以及颗粒碰撞过程中的相互接触面积等关键参数;最后又构建了不同固相浓度、不同风速条件下的颗粒与气体之间的对流传热和传质模型。数学模型的建立为研究丝状颗粒的传热传质特性提供了研究手段，并为数值实验得开展奠定了理论基础。　　固定床和滚筒干燥实验装置的建立。基于卷烟原料干燥的工程应用背景，以叶丝这种细长柔性的丝状颗粒为研究对象，分别设计制造了固定床和滚筒干燥实验装置。固定床实验装置能够针对多种不同叶丝气流干燥的工况进行实验研究，其主要技术参数的设定范围与实际生产相接近;另外，本文还建立了小型滚筒干燥装置，可以实现对滚筒中颗粒平均温度的测量，而颗粒平均含水率仍然采用烘箱法进行测量。本装置所能调节的筒壁温度、滚筒转速、热风温度等技术参数范围与实际卷烟生产过程中的基本符合，可针对叶丝在滚筒横向截面的传热传质特性进行相关实验研究。经过多次测试调节，表明本文所设计的实验设备结构合理、运行可靠，测量方法可行，能够为具体实验研究提供稳定的运行条件。　　丝状颗粒传热传质数学模型的验证。对于以颗粒-气体之间对流换热为主的固定床干燥过程，首先通过实验探讨了热风温度和表观气速等操作参数对颗粒热、质传递特性的影响，之后模拟了与实验相同工况条件下的固定床干燥过程，并将模拟结果与实验进行了对比分析;而对于以颗粒与高温壁面接触导热为主的滚筒横向干燥过程，起初在实验台上考察了筒壁温度、滚筒转速、热风温度的因素对颗粒传热传质特性的影响，接下来模拟了与实验相同工况条件下的叶丝温度和含水率随时间的变化，并将模拟结果与实验进行了对比。通过实验与数值模拟结果的对比表明:所建的丝状颗粒传热传质模型能够反映叶丝的温度、含水率等变化特征，模拟结果所展示的规律性与实验结果较为吻合，具有从细节上反映颗粒干燥过程中传热传质特性的能力，可为研究提供可靠分析各类传递信息的手段。　　丝状颗粒在固定床中传热传质特性的研究。通过研究发现，固定床干燥过程中会相继经历预热段、等速干燥和降速干燥三个主要阶段，并且由于上部颗粒获取的热量相对较小，因而在干燥过程中会存在一个明显的等温阶段;颗粒温度上升的速度以及含水率下降的速度随着气流入口温度和表观气速的增加而提升，并且气流入口温度的因素相较于表观气速对丝状颗粒传热速率起了主导作用，而从传质速率的角度来看，表观气速的影响则要明显大于气流入口温度的影响;此外在验证了所建数学模型可行性的基础上，通过数值模拟可知，固定床中丝状颗粒温度和含水率的空间分布并不均匀，颗粒的温度大体上是随着床层高度的增加而降低，而含水率则是随着床层高度的降低而降低的;比较不同传热模式发现，对流换热在固定床传热过程中起了主导作用，随着气流温度的提高，对流换热量所占的比例有所降低，与此同时，颗粒与壁面、颗粒与颗粒之间的接触导热量却有所增大，不过变化的幅度不大;模拟还获取了不同颗粒厚度、导热系数以及物料水分扩散系数条件下，颗粒平均温度以及含水率随时间的变化规律。　　丝状颗粒在滚筒横向截面内传热传质特性的研究。通过研究发现，筒壁温度对滚筒内颗粒的传热传质特性有着直接且重要的影响，随着筒壁温度的升高，颗粒平均温度上升以及含水率下降的速度明显加快;滚筒中丝状颗粒平均温度上升和含水率下降的速度都随着筒体转速的增大而增大，但不同转速条件下丝状颗粒温度和含水率变化特征之间的差别很小;由于所研究工况中的热风风速较小，随着气流温度的上升，颗粒温度上升以及含水率下降的速度只是略有提高;通过数值模拟研究还发现，在滚筒干燥的初始阶段，颗粒温度的不均匀性迅速增大，但随着干燥的进行，又呈现出逐渐缩小的趋势。另一方面，颗粒间含水率的不均匀性同样在干燥的初始阶段迅速增大，不过只要满足一定的干燥条件或一定的干燥时间，筒体内部丝状颗粒的干燥程度将逐渐均匀;丝状颗粒在滚筒中所获取的热量主要来自于与高温壁面特别是与筒体之间的接触导热，对流换热所占总体换热的比例则相对较小;结合颗粒流动特性的分析研究，获取了不同滚筒固相填充率以及不同的抄板个数、长度、形状、布置方式等参数条件下，丝状颗粒平均温度和含水率的变化规律，评估了不同条件下颗粒在滚筒中干燥的均匀性，并提出了相应的优化方向。