Abstract: An experimental study of convective heat transfer from hot air to the solid charge and walls in a non-fired rotary kiln is reported. Ottawa sand was heated by passing it counter-current to a flow of preheated air in a 2.5 m × 0.19 m I.D. rotary kiln. Axial temperature profiles of gas, wall and solids were measured. Local and average convective heat transfer coefficients from gas to solids and from gas to wall were determined assuming plug flow of gas and solids. Solid feed rates to 1750 kg/m2 h and air rates to 3300 kg/m2 h were investigated at rotational speeds to 6 r/min, holdup ratios to 17% and gas temperatures from 350–590 K. The gas/solids convective coefficient was found to depend on the gas through-put and to a lesser extent on solids holdup and rotational speed. Over the range tested, the angle of kiln inclination, solids throughput and particle size showed no significant effect on heat transfer. Gas/wall coefficients were about a factor of ten below gas/solid coefficients. Heat transfer results are compared to the limited data available in the literature, and to commonly used equations. Correlations of the experimental data on gas/solids, and gas/wall coefficients are presented; data from the literature on the wall/solids heat transfer coefficient are summarized.
On presente une etude experimentale sur le transfert thermique convectif de l'air chaud a la charge solide et aux parois dans un four rotatif sans brǔlures. On a chauffe du sable Ottawa en le faisant passer a contre-courant dans un flux d'air pre-chauffe, dans un four rotatif de 2.5 metres par 0.19 metre de diametre interieur. On a mesure les profils des temperatures axiales du gaz, des parois et de la charge solide. On a determine, en supposant l'existence d'un ecoulement piston du gaz et des solides, les coefficients de transfert thermique convectif local et moyen du gaz a la charge solide et du gaz aux parois. On a etudie des vitesses d'alimentation en solides allant jusqu'a 1750 kg/m2 h et des vitesses de l'air atteignant 3300 kg/m2 h et ce, a des vitesses de rotation allant jusqu'a 6 tours a la minute, pour des rapports de retention de 17% et des temperatures comprises entre 350 et 590 K. On a trouve que le coefficient de transfert thermique convectif du gaz a la charge solide dependait du debit du gaz et, a un degre moindre, de la retention des solides et de la vitesse de rotation. On a constate qu'a l'echelle des experiences faites, l'angle d'inclinaison du four, le debit et les dimensions des particules solides n'avaient aucun effet important sur la transfert de chaleur. Les coefficients de transfert thermique convectif du gaz aux parois avaient une valeur dix fois moindre que celle des coefficients de transfert du gaz aux matieres solides. On a compare les resultats relatifs aux transfert de chaleur avec les renseignements restreints qu'on trouve dans la litterature technique et avec les equations usuellement employees. On presente des correlations entre les resultats experimentaux obtenus, pour les transferts de chaleur entre gaz et solides et gaz et parois; on resume aussi les donnees parues dans la litterature technique relativement au coefficient de transfert de chaleur des parois aux solides.