筒式冷却机是转底炉工艺线的重要设备,金属化物料经过转底炉还原后温度高达1100℃,通过溜槽进入回转筒体内,在筒体外间接冷却散热使温度降至300℃以下。传统的通过冷却水浸泡筒体或喷淋筒体外壁的冷却方式存在设备冷却效率低、资源浪费严重、成本高、环保性差的缺陷。本文以喷雾冷却技术代替传统冷却方式,分析回转筒体内物料间接冷却的传热过程,通过数值模拟和实验方法分析喷雾冷却特性。经过对筒式喷雾冷却机传热特性的研究,得到影响冷却效率的主要因素,并利用分析结论设计喷雾冷却系统,改进钢铁行业目前高能耗、低效的冷却方式,具有较大的工程应用价值。冷却机回转筒体内物料冷却的传热过程可以分为两部分:一是颗粒物料与筒体之间的传热过程,二是筒体外壁喷雾冷却过程。对于前者,分析颗粒物料在回转筒体内的运动和传热特性,基于热渗透理论建立颗粒物料与筒体内壁的传热模型,得到筒体外壁散热区域分布,将其在轴向分为高温区和低温区,在周向分为主散热区和辅助散热区。对于后者,分析筒体壁面喷雾冷却机理,以池内膜态沸腾为基础,建立喷雾冷却传热模型,总结影响冷却效率的参数。筒体外壁面的主散热区是本文的研究重点,针对主散热区,运用数值仿真方法对喷雾冷却过程进行模拟,得到雾化特性和换热特性,并设计实验验证,结果显示喷雾冷却主要包括沸腾汽化和水对流换热两部分,喷雾区域换热系数呈中间大、逐渐向边缘减小的不均匀分布。本文同时对各个喷雾系统参数下的换热系数和雾化特性进行分析比较,得到减小雾化液滴的平均索特直径和增加液滴出口速度可以提高冷却效率,可以通过改变喷嘴的结构、进口压力和质量流量实现,在筒体壁面不同区域内对喷雾系统参数组合可以使冷却机在不同工况条件下均达到较高的冷却效率。通过全文的研究,可以更加深刻的认识筒式喷雾冷却机的传热过程,相关结论对设备设计具有重要的指导意义。本文最后结合分析结论及工况条件设计了喷雾冷却系统,总结运行状况,验证了课题研究的合理性。