气流式喷雾干燥的现状及展望

是 对 热 敏 性 物料 的 干燥 尤 为重 要 。如 果 喷 出 的雾 滴 其 大
小 很不 均 匀 ， 就 会 出现 大 颗粒 还没 达 到 干 燥 要 求 、 小 颗 粒 却 已干 燥 过度 而变 质 的现 象 。 （ ２） 气 流 式 喷雾 干 燥 的第 二 阶 段— —雾 滴 与 干燥 介 质 接触 （ 混合 、 流动 ） 。雾 滴 和空 气 的接 触 、 混 合 及 流 动 是 同 时进 行 的传 热 传 质过 程 ， 即 干燥 过 程 ， 此 过 程 在 干 燥 塔 内
是确 定 干燥 时间及 干 燥 塔 的主要 尺 寸 。 （ ３ ） 气 流式 喷 雾 干燥 的第 三 阶段 —— 干燥 产 品 与空 气 分离 。喷 雾 干燥 的产 品大 多采 用 塔底 出料 ， 部分 细 粉夹 带 在排 放 的废 气 中 ， 废 气 在 排 放 前 必 须 将 这 些 细 粉 收 集 下
１ 气 流 式 喷 雾 干 燥 的 研 究 进 展
气 流式 喷 雾 干燥 的 核心 技术 是 雾化 技 术 。 液 体 的雾 化
质 量 直 接 影 响 着 干燥 产 品 的质 量 。 目前 国 内外 学 者 已 对 雾 化 机 理开 展 了广 泛研 究 ， 根 据 对雾 化 机 理 认 识 的不 同 ， 建 立 了考 虑 各种 因素影 响的雾 化 模 型 。 针 对雾 化 机 理这 一难 题 ， 一 百 多 年来 众 多 的学 者 提 出 了各 式各 样 的理论 解 释 。 一是 湍 流 扰动 理论 。 Ｋ． Ｊ ． Ｄ ｅ ｊ ｕ ｈ ａ ｓ ｚ ｌ ２ ｌ 认 为 射 流 的分 裂 雾化 过 程 发 生在 喷 嘴 内部 ， 而 液 体 本 身 的湍 流度 可 能起 着 重要 作 用 。 而 Ｓ ｃ ｈ ｗ ｅ ｉ ｔ ｚ ｅ ｒ ｔ ｊ 认 为在 喷 嘴 内 部 作 湍 流 运 动 的液 体 的径 向分 速 度会 在 喷 嘴 出 Ｅ ｌ 处 立 即 引 起 射流 液 体 的扰 动 ， 从 而 使 射流 产 生雾 化 。二是 空 穴扰 动说。Ｂ ｅ ｒ ｇ ｗ ｅ ｒ ｋ ｔ 】 认 为 在所 研 究 的 雷诺 数 范 围 内喷 嘴 内 的 湍 流 分 速不 足 以引 起 雾 化 现象 ，而 喷 嘴 内空 穴 现象 所 产 生 的 大振 幅压 力 扰动 是 引起 雾 化 的 主要原 因 。Ｓ ａ ｄ ｅ ｋ［ ５ １ 也 持 同样 的观 点 。 三 是 边界 条 件 突变 说 。 该 理 论认 为液 体 的 边界 条 件 发生 的突变 引 起 了射 流 的雾 化 。 Ｓ ｈ ｋ ａ ｄ ｏ ｖ ｔ ６ １ 通 过研 究 气 液交 界 面处 边 界 内切应 力 的变 化 得 知此 处存 在 着不 稳 定 的 短波 长 表 面 波 。表 面 波 的增 长 引 起 了 射 流 的分 裂 雾化 。 Ｒ ｕ ｐ ｅ Ｃ Ｊ 认 为 高速 层 流液 体射 流 可能 比充分 发 展 的湍 流 射 流更 不 稳 定 。在 喷 嘴 出 口处 的层 流 射 流 突然 失 去 了
气 流 式 喷嘴 雾 化 是利 用 高 速气 流 使 液膜 产 生 分 裂 ， 当
压 缩 空 气 或 其 它 气 体 以 很 高 的环 隙 速 度 从 喷 嘴 喷 出 时 ，
液 体 的流 速 很低 ， 因此 两 者存 在 着很 高 的相 对 速 度 ， 速 度 差 的存 在 使 气 液 之 间产 生 相 当大 摩 擦力 ， 将液料雾化。 １ ． １ 气 流式 喷 雾 干燥 的过 程 阶段 ［ １ 气 流 式 喷 雾 干 燥 系 统 根 据 其 干 燥 过 程 可 分 为 三个 基 本 过 程 阶段 ： 料液雾化为液滴 ； 雾 滴与干燥介质接 触 、 混 合 及 流动 ， 即进 行 干燥 ； 干燥 产 品与 空气 分 离 。 （ １ ） 气 流式 喷 雾干 燥 的第 一 阶段 —— 液料 的雾化 。料 液 雾化 为雾 滴 和 雾 滴 与 热 空气 的接 触 、 混合， 是 喷雾 干燥 独 有 的特 征 。雾 化 的 目的在 于 将料 液 分 散成 微 细 的 雾滴 ， 使 其具 有 很 大 的表 面 积 ， 当 其 与热 空 气 接 触 时 ， 雾 滴 中水 分 迅 速 汽 化 而 干燥 成粉 末 或 颗 粒 状 产 品 。雾 滴 的大 小 及 其 均 匀 程 度 对 产 品 质 量 和 技 术 经 济 指 标 影 响很 大 ， 特 别
设 计 与 研 究
５
气 流式 喷雾 干 燥 的现状 及 展望
张 敏 张 丽 丽 王 仁 人 孙 磊 博
（ 山东 轻 工 业 学 院 ， 济南 ２ ５ ０ ３ ５ ３）
摘 要 ： 分析 了气 流 式喷 雾干 燥 干燥 过 程 阶段 和 喷 雾 雾化 机 理 ， 综 述 了气 流 式喷 雾干 燥 技 术 的研 究进 展 ，
介 绍 了气流 式 喷 雾 干燥 的 应 用及 发 展 趋 势 。 关键词 ： 气 流 式 喷 雾 干 燥 雾 化 机 理 应 用
喷雾 干 燥 是将 原 料 液 用雾 化 器 分散 成雾 滴 ， 并 用 热 空 气（ 或 其 他 气体 ） 与雾 滴 直 接接 触 的方 式 而获 得 粉 粒 状 产 品 的 一种 干燥 过 程 。常 用 喷雾 干 燥 装 置 的雾 化 形 式 可 分 为离 心 式 、 压 力式 和气 流 式 。离 心 式 喷雾 干 燥 装 置生 产 的 干燥 产 品 的粒 度 较 细 ， 生产规模可调性强 ， 但 是 其 结 构 比
Hale Waihona Puke 来， 以 提高 产 品 收率 ， 降低 生产 成 本 。排 放 的废 气 必 须 符
合 环 境保 护 的排放 标 准 ， 以 防止 环境 污染 。 １ ． ２ 气 流式 喷 雾 雾化 机 理 的研究
较复杂 ， 仅 适 用 于顺 流 型 干燥 。压 力 喷雾 干 燥 装 置结 构 简
单， 易于操作 ， 在 工 业 应 用 中 比较 广 泛 ， 但 是 对 于一 些 高 粘 度 的物 料 ， 压 力喷 嘴 难 以雾 化 。气 流式 喷 雾 干燥 装 置 结 构简单 ， 雾 化性 能 比较 高 。