喷雾干燥法-2
喷雾干燥(热解)法
喷雾干燥(热解)法
喷雾干燥（热解）法是一种将液体物质通过喷雾器雾化成小颗粒后，利用热风进行干燥或热解的方法。
下面是该方法的详细步骤：
1. 准备液体物质：将待处理的液体物质准备好，可以是溶液、悬浮液或乳液等。
液体物质的浓度、粘度和温度等参数需要根据具体实验要求进行调整。
2. 准备喷雾器：选择合适的喷雾器，常用的有压缩空气喷雾器、压力喷雾器和超声波喷雾器等。
根据物质的性质和要求，调整喷雾器的参数，如喷嘴直径、喷雾压力和喷雾角度等。
3. 进行喷雾：将液体物质通过喷雾器雾化成小颗粒。
喷雾过程中要注意控制喷雾速度和喷雾量，以确保颗粒大小均匀且适合后续的干燥或热解过程。
4. 干燥或热解：将喷雾后的小颗粒暴露在热风中进行干燥或热解。
热风的温度和流量需要根据物质的特性和要求进行调整，以确保颗粒能够快速干燥或热解，并且不会发生过度热解或燃烧等不良反应。
5. 收集产品：经过干燥或热解后的颗粒会被带走，需要设置合适的收集装置进行收集。
收集装置可以是过滤器、旋风分离器或电除尘器等，根据颗粒的大小和性质选择合适的收集方式。
需要注意的是，喷雾干燥（热解）法在实际应用中还需要考虑一些其他因素，如喷雾器的清洁和维护、热风的净化和排放等。
此外，不同的物质和实验目的可能需要根据具体情况进行一些调整和改进。
喷雾干燥原理及过程
喷雾干燥原理及过程
喷雾干燥是一种常用的干燥技术，其原理是将待干燥的液体物料通过雾化器分散成微小的雾滴，然后在高温下快速干燥。
该技术适用于大量液体的处理，常用于食品、药品和化工等行业。
喷雾干燥的过程主要包括以下步骤：
1. 液体物料通过管道进入雾化器，雾化器将其分散成微小的雾滴。
雾滴的大小和形状取决于雾化器的类型和操作条件。
2. 雾滴进入干燥塔，与热空气接触。
热空气将雾滴中的水分迅速蒸发，使雾滴变成干燥的固体颗粒。
3. 干燥后的颗粒通过重力或气力收集器收集，经过进一步处理后得到最终产品。
喷雾干燥的优点包括：
1. 处理量大，适用于大量液体的干燥。
2. 干燥速度快，可以在短时间内完成大量液体的干燥。
3. 干燥后的产品具有良好的分散性和流动性。
4. 可以根据需要调整产品的粒度和形状。
然而，喷雾干燥也存在一些缺点：
1. 干燥过程中需要消耗大量的热能，因此能耗较高。
2. 如果液体物料中含有易挥发成分，这些成分可能会在高温下挥发损失。
3. 干燥后的产品中可能会残留一些未挥发的溶剂或有害物质，
需要进行后续处理。
细谈喷雾干燥法制备LiFePO4正极材料的最佳工艺参数
细谈喷雾干燥法制备LiFePO4正极材料的最佳工艺参数0 引言橄榄石结构的磷酸铁锂(LiFePO4)相对于Li-CoO2、LiMn2O4等其它锂离子正极材料，具有较高的电化学活性，其理论比容量达170 mAh /g，并且其原料来源广泛，价格低廉、热稳定性好、比能量高、循环性能好、安全性能突出以及对环境无污染等特点成为锂离子电池正极材料的首选[1-2]. 但相对于其它锂离子电池正极材料，LiFePO4振实密度低和低温导电性差，从而成为其广泛应用的重要制约因素. 目前，提高低温导电性主要采用降低颗粒尺寸[3]、碳包覆[4]和离子掺杂[5]来实现，而提高振实密度主要通过形貌控制来实现，即得到球形颗粒.高温固相法以其工艺简单，制备条件易于控制，便于实现工业化生产而被广泛用于制备LiFe-PO4及LiFePO4 /C 正极材料，但存在所得的正极材料颗粒形状不规则，晶粒尺寸较大，电化学性能不稳定等缺点. 而溶胶凝胶法[6]、水热法[7]、共沉淀法[8]等湿化学法可以使原料达到分子水平的混合，制备温度低，得到的正极材料导电性好、粒度小且分布均匀，但产量小、成本高、振实密度较低. 为了兼顾成本和效率，提高导电性和振实密度，制备出球形LiFePO4 /C 正极材料是一种可行的思路. 喷雾干燥[9]作为制备球形微粉的方法已在食品、医药、电子和材料等领域得到广泛应用，它既有湿化学法能保证组分的均匀性，也能实现生产的连续性. 但以溶液或溶胶为前驱体进行喷雾干燥所得的粉体，易形成空心球体[10]，从而不利于粉体材料振实密度的提高，也不利于导电材料的导电性的提高.本文以溶胶法制备的FePO4为前驱体，用喷雾干燥法来制备实心球形的LiFePO4正极材料. 主要研究喷雾工艺参数，如喷嘴内径、固含量、溶解时间、进风温度和蠕动泵转速对粉体形貌的影响.1 实验部分1. 1 LiFePO4 /C 样品的制备本文采用共沉淀法制备的FePO4? 2H2O 作为前驱体[11]，再按一定化学计量比称取FePO4middot;2H2O ﹑LiOHmiddot;H2O ﹑柠檬酸﹑草酸进行球磨.球磨15 h 后，在45℃条件下静置约30 h 使其完全溶解，再稀释成不同固含量的溶液，然后通过实验型喷雾干燥机采用喷雾干燥法制备前驱体粉末.将喷雾干燥所得的前驱体粉末放入气氛炉中进行煅烧，在氩气气氛保护下，以10℃/min 的升温速率升温至650℃并保温6 h，随炉自然冷却至室温即制得LiFePO4正极材料.1. 2 样品的测试与表征1. 2. 1 样品SEM 表征取适量样品于将其分散在铜座上，并进行真空衍射镀金. 利用扫描电镜( SEM，JEOL JSM -6360LV)观察粉体的微观形貌.1. 2. 2 样品XRD 表征利用Empyrean X-射线衍射仪对实验得到的粉体进行物相分析，使用Cu-Kalpha;为辐射源，管压为40 kV，步长为0. 02deg;，2theta; 范围为10deg; ～90deg;.2 结果与分析2. 1 喷雾干燥工艺参数对粉体形貌的影响2. 1. 1 喷嘴内径对粉体形貌的影响图1 为不同喷嘴内径喷雾干燥后所得粉体的SEM 照片. 球磨后其固含量为43%，由于喷嘴内径不同，所得到产品的颗粒球形度、大小均有差异，喷嘴内径越小，颗粒大小越均匀，颗粒球形度越好. 这是由于喷嘴内径的平方与雾滴大小呈比例，喷嘴内径越大，雾滴越大，导致颗粒粒径越大. 同时喷雾时造成的雾化角越大，雾化不良，易造成雾滴干燥太快，使得颗粒表面湿度低于颗粒内部湿度，易出现空洞现象. 因而最佳喷嘴内径为? = 0. 5 mm.2. 1. 2 固含量对粉体形貌的影响不同固含量喷雾干燥后所得粉体的SEM 照片.固含量的差异对制得样品的粉体颗粒的球形度有很大影响. 固含量为5%时，球形颗粒的形度最好. 固含量大于20%时，球形颗粒的形度明显变差，颗粒出现许多坑洼. 固含量越低，越有利于合成颗粒均匀的LiFe-PO4材料. 这是因为料液浓度越高，其粘度也越高，使得喷雾干燥时颗粒成核变大，干燥过程中形成的颗粒粒径就变大，喷雾干燥后所得样品球形度下降，同时，高浓度的料液还容易导致颗粒团聚现象的发生.2. 1. 3 溶解时间对粉体形貌的影响图3 为不同溶解时间喷雾干燥所得粉体的SEM 照片.溶解时间影响着颗粒的球形度. 溶解时间越长颗粒球形度越好，溶液全溶时颗粒呈饱和的球形状态. 这是由于溶解时间越长，颗粒在溶液内分散的越均匀. 对未完全溶解的溶液进行喷雾干燥时，颗粒成核增大，干燥过程中形成的颗粒粒径也就增大，其球形度下降. 同时还容易出现团聚现象.2. 1. 4 不同进风温度对喷雾干燥的影响当进风温度为200℃时，样品球形度非常差，随着温度降低，颗粒的球形度均匀，样品规整;当进风温度降低到110℃时颗粒碎片较多且有部分团聚现象，由此可见进风温度偏高或偏低都会导致颗粒球形度差. 这是由于随着进风温度的升高，溶液雾滴中水分蒸发速度增大，雾滴达到饱和的时间缩短，瞬间成核的速率提高，形成球形颗粒的时间减短，颗粒在干燥室内停留的时间相对增加，随着停留时间的延长，颗粒中的水分进一步蒸发，导致颗粒均匀性和颗粒球形度降低;然而过低的进口温度会导致干燥不完全，颗粒之间粘连在一起，影响颗粒的均匀性，因而最佳进风温度为160℃.2. 1. 5 蠕动泵转速对粉体形貌的影响看出蠕动泵转速不同时，所得到产品的颗粒球形度有差异，转速为450 mL /h 时，颗粒的球形度很差，升高蠕动泵转速为750 mL /h 时，样品的球形度最佳，继续升高转速，转速升高到900 mL /h 时，颗粒的球形度又变差，由此可见蠕动泵转速偏高或偏低都会影响颗粒球形度. 这是由于随着蠕动泵转速的增大，单位时间内需要干燥的颗粒增多，形成球形颗粒的时间增长，颗粒在干燥室内停留的时间相对减少，易出现干燥不完全的现象;然而过低的蠕动泵转速会导致干燥时间增长，颗粒中的水分进一步蒸发，易出现空洞，因而最佳蠕动泵转速为750mL /h.2. 2 优化工艺LiFePO4 /C 的制备与性能分析通过上述喷雾干燥工艺参数对LiFePO4 /C 形貌的影响的研究，得到了优化工艺条件:喷嘴内径为? = 0. 5 mm，固含量为5%，溶液完全溶解，进风温度为160℃，蠕动泵转速为750 mL /h.2. 2. 1 SEM 分析最佳喷雾干燥工艺条件下制备的前驱体LiFePO4，最佳条件下所得样品是由直径为1 ～2 mu;m 的球形颗粒组成的，粒子间空隙比较小，且这些空隙能被更小粒径的微球填充.最佳喷雾干燥工艺条件煅烧后的LiFe-PO4照片，制备的LiFePO4颗粒形貌较完整，但有很明显的团聚现象，还有待改进.2. 2. 2 XRD 分析最佳喷雾干燥条件下，煅烧的后的LiFePO4的XRD 图，与标准图谱比对，可以发现，所合成的样品的晶相为单一的橄榄石型晶体结构，没有出现明显杂质峰，说明所合成的材料纯度较高，而且衍射峰的半峰宽都较窄，说明材料具有良好的结晶性.3 结论以合成的FePO4middot;2H2O 为铁源和磷源，LiOHmiddot;H2O 为锂源，柠檬酸﹑草酸为还原剂，用喷雾干燥法成功制备出球形LiFePO4正极材料. 通过喷雾工艺参数对合成LiFePO4前驱体形貌的研究，得出了优化的喷雾干燥参数，即喷嘴内径为?= 0. 5 mm，固含量为5%，完全溶解，进风温度为160℃，蠕动泵转速750 mL /h. 经650℃煅烧后，得到单相、球形LiFePO4正极材料.。
喷雾干燥法
随着新分子实体开发的不断深入，新药的分子的结构越来越复杂，溶解性也越来越差。
对于溶解度低的分子，无疑是对制剂工作者的一大考验。
根据文献报道，全球在售药，有百分之40是难溶型药，而在研药却高达百分之90，那么有什么方法容易提取呢？答案就是喷雾干燥法，那么，什么是喷雾干燥法呢？有什么类型的喷雾干燥机器呢？下面由小编来举例子介绍一下其中一种。
这里主要介绍的是中-药浸膏高速离心喷雾装置。
该机采用全封闭形式,所有部件均采用不锈钢制造,配有三级净化装置,过滤后的空气达十万级要求.筒体装有冷壁装置,使壁温＜80℃,物料在壁上停留也不焦化变质现象,大大增加了收粉率(达百分之95以上),而且不会产生混药现象和粘壁现象。
其运用喷雾干燥法的原料:中-药浸膏高速离心喷雾装置是离心式喷雾干燥技术在特定物料干燥中的应用,也是利用高速离心式雾化器使物料分散成雾状，与热空所充分接触，完成瞬间干燥，形成粉状成品的干燥装置。
中-药浸膏专用干燥机是专门用来解决中-药浸膏和植物提取液的喷雾干燥机，它解决了物料在原LPG高速喷雾干燥机在中-药浸膏干燥中出现的以下情况：1、物料粘壁，收粉率低；2 、物料在壁上停留时间长，产生物料的焦化变质现象3 、难以清洗，不符合GMP要求；4 、产量低：LPG-150型喷雾干燥机，其产量只能处理50-60kg/h料液。
鉴于以上状况，我厂根据中-药浸膏的物料性质与工艺要求设计中-药浸膏干燥机难题，干燥后的物料颜色好、不变质、大大地提高了工厂的经济效益，中-药浸膏与LPG高速离心喷雾干燥机相比有以下特点：1 、采用了三级空气净化，使进风达到30万级要求；2 、采用了冷壁装置，使内壁温度达到80℃，物料在壁上停留也不焦化；3、整个体积是原LPG标准离心喷雾的3.5倍。
4 、采用快开冲洗装置，适用于多品种生产要求5 、除尘采用了湿式除尘，使粉尘无外出，符合环保要求；6 、采用气扫装置，其效果更令人满意；7 、提供雾化器2台，并采用变频调速8 、采用了PLC控制，程控系统屏幕显示；9 、可以配带冲洗装置10 、可以配采用干空气密封闭输送；该产品的特点：1、塔体具有冷风夹套；2 、塔体上装有自动振打装置；3 、塔体、管路配有快开清洗孔及排污孔；4 、可以配自动控制恒温加料罐；5 、可以配手工高压洗塔随机附件；6 、与物料接触的部分采用不锈钢材料制作；（或全不锈钢制造）7 、物料收集采用两极旋风除尘装置，或单级旋风除尘器和湿式除尘器；8 、进风温度实现自动控制及连续装置。
喷雾干燥技术总结
喷雾干燥技术总结引言喷雾干燥技术是一种广泛应用于化工、食品、制药等多个领域的干燥方法。
其通过将液体喷雾成微小颗粒，使其与热空气充分接触并迅速蒸发，实现物料的快速干燥。
本文将对喷雾干燥技术的原理、特点以及应用进行总结。
喷雾干燥技术原理喷雾干燥技术基于两个主要原理：蒸发和传热。
在喷雾干燥过程中，液体物料被喷雾成微小颗粒，其大量表面积与热空气接触，从而在短时间内实现液体的快速蒸发。
在蒸发的同时，热空气中的热量传递给物料颗粒，使其温度升高，促进蒸发过程。
喷雾干燥技术特点1.高效性：喷雾干燥技术能够实现物料的快速干燥，处理容量大，生产效率高。
2.可控性：通过调节不同参数，如喷雾速度、喷雾角度、进风温度等，可以精确控制喷雾干燥过程中的温度、湿度等参数，满足不同物料的需求。
3.适应性强：喷雾干燥技术适用于各种物料，包括液体、悬浮液、乳液等，具有广泛的应用范围。
4.产品品质高：喷雾干燥技术可以实现物料的均匀干燥，避免了温度过高或过低而引起的物料品质问题。
5.设备结构简单：喷雾干燥设备结构简单、易于操作、维护成本低。
喷雾干燥技术应用化工领域在化工领域，喷雾干燥技术被广泛应用于涂料、染料、颜料等物料的干燥过程。
通过喷雾干燥技术可以实现液体颗粒的瞬时蒸发，避免了传统干燥方法中可能出现的颗粒团聚和结壳问题。
食品加工领域在食品加工领域，喷雾干燥技术常用于乳制品、水果粉末、咖啡粉等食品的干燥过程。
喷雾干燥技术可以保持食品原有的营养成分、香味和颜色，并保持食品颗粒的均匀性，提高产品质量。
制药领域在制药领域，喷雾干燥技术被广泛应用于制造颗粒药物、药物包衣等工艺过程中。
通过喷雾干燥技术可以实现药物的快速干燥，并保持药物颗粒的均匀性和稳定性，提高药物的吸收率和生物利用度。
喷雾干燥技术的发展趋势随着科技的不断进步，喷雾干燥技术也得到了不断的发展和改进。
未来，喷雾干燥技术的发展趋势主要包括以下几个方面： 1. 提高干燥效率：通过改进喷雾器的结构和喷雾参数的调节，提高干燥效率，缩短干燥时间。
喷雾干燥
0.8 160℃ 85～90℃ 67 100～200
压力喷雾干燥原理
主要采用高压泵，以一定的压力，将浓缩后的 浓溶液通过喷枪使之克服料液的表面能力而雾 化成雾状微粒喷入干燥室。由于同热空气直接 接触，进行热交换和水分的传递，其表面水分 迅速蒸发，在很短的时间内即被干燥成球状颗 粒，沉降于塔底。
结构组成：
立式干燥塔、喷枪、旋风分离器、空气过滤 器、空气冷却器、空气加热器、热风分配器、 进风机、排风机、高压泵、平衡槽、流化床、 筛粉器等。
喷
枪
喷嘴(导沟槽)
（2）离心喷雾干燥设备
干燥室
旋风分离器
过滤器
风机 风机(热)
典 型 旋风分离器 的 尼 罗 离 心 喷 雾 干 燥 风机(废气) 设 备
离心喷雾影响液滴大小的因素：
• 1、转速对液滴大小的影响 转速增大，液滴 变小；反之转速降低，液滴变大； • 2、供料量与液滴大小的关系 在旋转速度一 定的情况下，液滴大小与供料量成正比； • 3、物料浓度与液滴大小的关系 物料浓度与 液滴大小成正比。
五、喷雾干燥操作要点
• 1、开车前的准备
彻底清除干燥室内及其他系统残留的粉尘，对 平衡槽、高压泵或乳泵及其输入管路进行彻底 清洗杀菌，安装好雾化器。
问题六：产品杂质高 原因分析1： 空气过滤器的效果差 解决措施1： 提高空气过滤效率，及时清洗或更换过滤器 原因分析2：料液杂质度高 解决措施2：喷雾前将料液过滤 原因分析3：设备不清洁 解决措施3：清洗设备
问题七：产品粉粒太细
原因分析 料液固形物含量低 喷嘴孔径太小 解决措施 提高喷雾料液浓度 采用较大孔径
高压泵压力太高
离心盘转速太快 离心喷雾进料太小
适当降低压力
喷雾干燥机几种干燥方式的原理与区别
喷雾干燥机几种干燥方式的原理与区分喷雾干燥是系统化技术应用于物料干燥的一种方法。
于干燥室中将物料经雾化后，在与热空气的接触中，水分快速汽化，即得到干燥产品。
该法能直接使溶液、乳浊液、悬浊液干燥成粉状或颗粒状制品，可省去蒸发、粉碎等工序。
通过机械作用，将需干燥的物料，分散成很细的像雾一样的微粒，（增洪水分蒸发面积，加速干燥过程）与热空气接触，在瞬间将大部分水分除去，使物料中的固体物质干燥成粉末。
喷雾干燥机造粒方式重要有压力式、离心式、气流式；（1）压力式喷雾干燥法：①原理：利用高压泵，以70～200大气压的压力，将物料通过雾化器（喷枪），聚化成10～200的雾状微粒与热空气直接接触，进行热交换，短时间完成干燥。
②压力喷雾微粒打扮置：具有使液流产生旋转的导沟，重要有两种，一种是导沟轴线垂直于喷嘴轴线，不与之相交；另一种是导沟轴线与水平成yi定角度。
其目的都是：设法加添喷雾时溶液的湍流度。
（2）离心式喷雾干燥法：①原理：利用水平方向作高速旋转的圆盘予以溶液以离心力，使其以高速甩出，形成薄膜、细丝或液滴，由于空气的摩擦、拦阻、撕裂的作用，随圆盘旋转产生的切向加速度与离心力产生的径向加速度，结果以一合速度在圆盘上运动，其轨迹为一螺旋形，液体沿着此螺旋线自圆盘上抛出后，就分散成很微小的液滴以平均速度沿着圆盘切径方向运动，同时液滴又受到地心吸力而下落，由于喷洒出的微粒大小不同。
因而它们飞行距离也就不同，因此在不同的距离落下的微粒形成一个以转轴中心对称的圆柱体。
②获得较均匀液滴的要求：a.削减圆盘旋转时的震动b.进入圆盘液体数量在单位时间内保持恒定c.圆盘表面平整光滑d.圆盘的圆周速率不宜过小，rmin=60m/s,乳（100—160m/s）若60m/s，喷雾液滴不均匀，喷距好像重要由一群液滴及沉向盘近处的一群细液滴构成，并随转速增高而减小。
③离心喷雾器的结构:要求：润湿周边长，能使溶液实现高转速，喷雾均匀，结构坚固、质轻、简单、易拆洗、有较大生产率。
2喷雾干燥法
3、活化增湿系统 活化增湿系统的作用是通过喷入活化器内的 水雾与烟气中未反应的CaO反应生成高活性 的Ca(OH)2，在较低的温度下与烟气中剩余 的SO2反应最终生成CaSO3，达到进一步脱 硫的目的，占系统总脱硫效率的40%～50%， 使总的脱硫效率达到80%。活化增湿 系统主 要有活化器、压缩空气系统、雾化水系统和 飞灰再循环系统组成。
从云南小龙潭电厂实际使用看，工艺系统尚不完善，这一技术目前 尚未在中国进一步推广应用。 (见课件流程图)
●新型集成式烟道脱硫法NID工艺 是ABB公司研制的一中集除尘和脱硫一体的综合工艺，由 于NID技术采用烟道作为脱硫反应器，反应器内烟气流速高达 15m/s以上，反应时间非常短，一般1秒左右，因此目前主要 应用在中小机组和脱硫率要求小于85%左右的场合。
(见课件工艺流程图)
四、
炉内喷钙法
脱硫原理: CaCO3 → CaO+CO2 CaO+SO2+1/2O2 → CaSO4 工艺流程: (石灰石直接喷射在炉膛800-850℃)
五、 烟气循环流化床脱硫技术
典型烟气循环流化床脱硫工艺
● 鲁奇(Lurgi)循环流化床脱硫技术(CFB-FGD)
干法烟气脱硫技术 （DFGD）
炉内喷钙
半干法法烟气脱硫技 （SDFGD)
旋转喷雾干燥技术（SDA)
3.2 干法、半干法FGD技术
一、旋转喷雾干燥法(LSD)
该法使用的吸收剂本身是湿态的，而副产物 是干态的，故又称之为半干法 该法是将吸收剂浆液Ca（OH）2在反应塔内 以雾状喷入，雾滴在吸收烟气中SO2进行中 和反应的同时被热烟气蒸发，生成固体亚硫 酸钙和灰的混合物并由电除尘器捕集。 可脱除燃用中、低硫煤的烟气中SO2、HCl、 和HF。
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喷雾干燥热风分布器的设计原则
王宗濂,韩磊,唐金鑫,黄春明
(中国林业院林产化工研究所，中国南京 210042)
摘要：喷雾干燥装置中的热风分布器与干燥的传热传质密切相关。
指出，干燥的传热传质系数与R e数有关并呈0.8次方关系。
文中列出了工业中常见的三种不正确的分布形式，并提出三条设计热风分布器的原则。
关键词：喷雾干燥；热风；分布器
由于喷雾干燥具有流程简短、可处理热敏性物料、易大型化等优越性，已经在许多领域得到应用。
改革开放以后，我国出现了一大批专业化的干燥设备企业。
近十年内喷雾干燥技术已取得了长足进步，产品质量已可与世界著名厂商相媲美，不仅满足了国内轻化工、环保行业的需要，而且已向国外市场拓展。
长期以来，对喷雾干燥装置的注意，一般着力于：
⑴雾化器（机）的选择；
⑵足够风量和热量的配置；
⑶粉末回收及排放。
王喜忠等指出：“一个成功的喷雾干燥器的设计，应包括与雾化器相适应的热风进出口的方式和热风分布装置”[1]。
K.Master’s也提到在干燥塔内水分蒸发速率随着雾滴与热风的相对速度增加而增加[2]。
唐金鑫等在热风分布器设计要求中，提出三条重要的原则[3]，都强调了热风分布对喷雾干燥的重要性。
在随后出现的装置中，发现大多数企业仍然没有给予足够的重视，只是从结构上做到“形似”而实质仍未掌握，以致出现以下情况：
⑴在塔内同一截面上温度差较大，导致物料局部粘壁；
⑵由于气液两相接触不合理，使干燥强度大为下降，于是干燥塔的体积越做越大；
⑶在一台比原设计处理量大为减小的干燥塔中，未注意热风分布的流速范围，降低了干燥强度，物料仍然大量粘壁；
⑷热效率很低，出塔风温难以下降。
因此，我们认为热风分布器的设计正确与否，直接影响到干燥系统运行的成败。
本文拟在以前知识的基础上，提出气液两相接触的合理方式，以求对热风分布器设计有正确的分析和指导。
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作者简介：王宗濂，男，研究员。
1 理论依据
K.Masters [2]提出在有相对速度下雾滴的蒸发存在以下关系式：
传质 Sh =2+K 1Re x Sc y
（1）
传热 Nu =2+K 2Re X ’Pr y ’ （2）
式中：谢伍德数Sh =K g D /D v ，努塞特数Nu =h c D /K d ，施密特数Sc =μa /D v ρa ，普朗特数Pr =C p μa /K d ，雷诺数Re =Dv ρa /μa 。
D 为液滴直径，ρa 为干燥介质密度，μa 为粘度，C p 为定压比热容，K d 为液滴周围气态膜的平均热传导率，h c 为对流热传导系数，K g 为传质系数，D v 为扩散系数。
（1）、（2）式中的x ，y ，x ’，y ’和K 1，K 2尚有争论，多数人趋向于： x =x ’=0.5 （3）
y =y ’=0.33 （4）
式（3）中的x 为平均值，随Re 增加而增加；Re 由1增至104时，x 从0.4增加到0.6。
遗憾的是式（1）～
（4）的试验范围其Re 值均不超过1000。
但从中已经可以看出，干燥的传质和传热系数随Re 的增大而增大，即假设干燥介质和被干燥物料的性质不变时，Re 起着重要的影响。
而对Re 起直接影响的，可认为是相对速度v 。
在传统的液体无相变对流传热系数计算中，普遍应用Dittus 和Boelter 关联式[4]
, N u=0.023R e 0.8P r 0.4 （5）
或 4.08.0)()(023.0λ
μμρλα⋅⋅⋅⋅=p c v d d （6） α—给热系数；
λ—液体热导率；
d —粒径；
v —气液相对流速；
μ—液体动力粘度；
C p —定压比热容；
ρ—液体密度。
式中的Re 值≥10000， 0.7＜P r ＜120。
式（1）与式(5)相比较可以看出，R e 数湍流层范围内的幂值增加可以从0.4提高到0.8。
这就可以理解K.Master ’s 等强调的“水份蒸发率随雾滴与空气的相对速度增加而增加”了。
在 R e 值处于湍流范围时，大约呈0.8次方关系。
2 常见的热风分布器的性能比较
在喷雾干燥所选用的热风分布器形式中，曾经出现过以下形式：
（1）平均地自塔顶天花板分布向下流
这种形式认为只要均匀地进风，有足够的热量就能达到干燥的目的，干燥塔的空塔速率只有0.5～
0.8m/s,即使塔顶缩小，出口风速也只有10m/s，大体处于层流状态。
热风与雾化液滴没有直接的联系。
这种形式不仅国内有，在许多进口装置中也有。
其结果是塔体庞大，效率降低。
（2）为了防止粘壁，将热风分为2股或3股
设计者认为只要在塔壁上有热风流动，就可以防止未干液滴撞壁而出现粘壁现象。
实际上，边缘热风流速是不可能大的，而且液滴达到塔壁上的流速也不会太大，因此这两股流体的相对速度是非常低的，故而难以实现快速干燥，粘壁仍会出现。
塔壁的热风形同虚设，或者作用不大。
著名的MD型塔采用了冷风吹塔，对保证物料质量有利。
实际上，这时液滴已经完成“恒速段”干燥（至少颗粒表面已经干燥），这与粘壁并无直接的联系[5]。
当然粘壁的形式还要联系到雾化机的喷距、干燥塔的设计以及物料的玻璃态转变温度等。
这些问题已在[1]中有详细的介绍。
将热风分散处理会减少中央区的热风量，从而降低流速，导致热风的利用率降低。
(3)热风分布器与雾化器不配套
在喷嘴式雾化器上配旋转风，而在旋转式雾化器上配直流风。
这两种形式在生产中都有看到，其结果只能是出现粘壁或者热效率大幅度下降，这显然是错误的。
3 塔顶中央热风的重要性
在所有的雾化器工作时，液滴刚刚离开雾化器出口时的流速是最高的，随着液滴在空气中的流动，由于空气的阻力，液滴流速迅速衰减，初速能达到130m/s，而终速可接近于零，这就要求我们从式（1）到式（4）中去准确掌握热风应当在何处与液滴接触，从而可以得到最佳的传质、传热速率。
既然雾化器（大多数）是设计在塔顶的中央处的，就应当将热风集中到中央，以相当于湍流形式的气流向液滴群急速冲击；其风量和热量依可干燥颗粒表面水分所需的数量而定。
其余部分可以在塔内均匀分布，以完成其它降速段的干燥。
只要颗粒表面的水分能够快速干燥，就能够在很大程度上防止塔的粘壁。
高速气流与雾化器喷出口越接近，其干燥效率就越高。
但在考虑气流流速时，也应同时考虑阻力降与流速平方成正比的关系，并非风速越高就越好。
况且风速越高，会使雾滴群向下降，丧失了部分有效的干燥空间。
具体的参数涉及各种物料的特性。
但总的趋势是利用气液两相的高速区，迅速干燥液滴表面，从而实现大部分水分的蒸发，这才是真正发挥喷雾干燥的优势。
4 良好的热风分布器的要素
⑴使气液两相接触，混合良好，首先应当使气体分布均匀。
为使分布均匀，已经有人介绍过两种方法：①在旋转雾化器的配套设计中，必须用对数螺旋蜗壳[3]，使一边进入蜗壳的热风经蜗壳及内部的导风板均匀地进入塔内。
②直流雾化器中的热风分布可采用各种导向直流板 [1]，但必须配置喷嘴直流式雾化器。
⑵热风分布器出口与雾化器喷液出口尽量靠近，并在两个方向夹角接近90°，以加大剪切力。
应利用湍流阶段的优势，缩短干燥时间。
⑶当热风分布器出口流速过大时，阻力会呈平方关系增加，故应考虑“系统内的阻力降”，气速选择要慎重。
5 结束语
近年来在喷雾干燥装置的设计和制造上，发现有盲目加大干燥塔体积的趋势，这不仅会失去喷雾干燥时间短的优势，而且还增加了造价和设备占用的厂房面积（或体积），对用户不利。
当热风分布器和雾化器合理配置时，干燥塔的体积应当有一个合理的范围，不会相差很大。
大的不一定好。
随着科技的进步和各种强化措施的应用，干燥塔势必会越做越小。
热风分配器是一个重要的方面，并不代表全部。
所以在喷雾干燥器的设计中，选型要根据各种物料的特性，综合各种参数，以期获得一个系统的最佳状态。
参考文献：
[1] 王喜忠，等.现代干燥技术.喷雾干燥章[M].北京：化学工业出版社，1998，326-342.
[2] K.Master’s.spray drying handbook[M].Longman Scientific and Technial Copublished in the
United States with John Wiley and sons,lnc.,New Youk.1991.311-326.
[3] 唐金鑫,等.喷雾干燥工程的研究进展及应用[J].南京林业大学学报,第21卷增刊,1997.
[4] 天津大学化工原理教研组.化工原理[M].天津：天津科学出版社.1989,300-305.
[5] 持田隆,等.喷雾干燥（译文集）[M].南京：江苏科学技术出版社.392-982.
Design principle of spray-drying air disperser
WANG Zong-lian,HAN Lei,TANG Jin-xin,HUANG Chuen-ming (Institute of Chemical industry of Forest Products,CAE，Nanjing 210042,China) Key word: Spray-drying；hot-air；disperser。