由於噴霧幹燥（zào）具有流程簡短、可處理熱（rè）敏性物料、易大型化等優（yōu）越性，已經（jīng）在許多領域得到應（yīng）用。改革開放以後，我國出現了（le）一大批專（zhuān）業（yè）化的幹燥設備企業。近十年內噴霧幹燥技術已取得了長足進步，產品質量已可與世界著名廠商相（xiàng）媲美，不（bú）僅滿足了國內輕化工、環保行（háng）業的需要，而且已向國外市場拓展。
長期以來，對噴霧幹燥裝（zhuāng）置的注意，一（yī）般著力於：
⑴ 霧化器（機）的選擇；
⑵ 足夠風量和熱（rè）量的配置；
⑶ 粉末回收及排放。
王喜忠等指出：“一個成功的噴霧幹燥器的設計，應包括與霧化器相適應的熱風進出口（kǒu）的方（fāng）式和熱風分布裝置”[1]。K.Master’s也提到在幹燥塔內水（shuǐ）分蒸（zhēng）發速率隨著霧滴（dī）與熱風的相對速度增加而增加（jiā）[2]。
唐金鑫等在熱風分布器設計要求中，提出三條重要的原則[3]，都（dōu）強調了熱風分布對噴霧幹燥（zào）的重要性。在隨後出現的裝置中，發現大多數企業仍（réng）然沒有給予足夠的重視，隻是從結構上做到（dào）“形似”而實質仍未掌握，以致出現以下情況：
⑴ 在塔內同一截麵上（shàng）溫度差較大，導致物料局（jú）部粘壁；
⑵ 由於氣液兩（liǎng）相接觸不合理（lǐ），使幹燥強（qiáng）度大為（wéi）下降，於是幹燥塔的體積越做（zuò）越大；
⑶ 在一台比原設計（jì）處理量大為減小（xiǎo）的幹燥塔中（zhōng），未注意熱風分布（bù）的流速範圍，降低了幹燥強度（dù），物料仍然大量粘壁；
⑷ 熱效率很低，出塔風溫難以下降。
因此，我們認為熱風分布器的設計（jì）正確與否，直接影響到幹燥係統運行的成敗。本文擬在以前知識的基礎上，提出氣液兩相接觸（chù）的合理方式，以求對熱風分布器設計有正確的分析和指導。
1 理論依據（jù）
K.Masters[2]提出在有（yǒu）相（xiàng）對速度下霧滴的蒸發存在以下關係式：
傳（chuán）質 Sh=2+K1RexScy （1）
傳熱（rè） Nu=2+K2ReX’Pry’ （2）
式中：謝伍德數Sh =KgD/Dv，努塞特數Nu =hcD/Kd，施密特數Sc =μa/Dvρa，普朗特數（shù）Pr =Cpμa/Kd，雷（léi）諾數Re =Dvρa/μa。D為液（yè）滴直徑，ρa為（wéi）幹燥介質密度，μa為粘度，Cp為定壓比熱容，Kd為液滴周圍氣態膜（mó）的平均熱傳導率，hc為對流熱傳導係數，Kg為傳質係數，Dv為（wéi）擴散係數。（1）、（2）式中的x，y，x’，y’和K1，K2尚有爭論，多數人趨向於：
x=x’=0.5 （3）
y=y’=0.33 （4）
式（3）中的x為平均值，隨Re增加而增（zēng）加；Re由1增至104時（shí），x從0.4增加到0.6。遺憾的是式（1）～（4）的試驗範圍其Re值均不超（chāo）過1000。但（dàn）從中已經（jīng）可以看出，幹燥的傳（chuán）質和傳熱係數隨Re的（de）增大而增大，即假設幹燥介質和被幹燥物料的性質不（bú）變時，Re起著（zhe）重要（yào）的影響。而對Re起直接影響的，可認為是相對速度v。在傳統的液體無相變對流傳（chuán）熱係數計算中，普遍應用Dittus和Boelter關聯式（shì）[4],
Nu=0.023Re0.8Pr0.4 （5）
或 （6）
α—給熱係數；
λ—液體熱導率；
d—粒（lì）徑（jìng）；
v—氣液相對流速；
μ—液體動力粘度；
Cp—定壓比熱容；
ρ—液體密度。
式中的Re值≥10000， 0.7＜Pr＜120。
式（1）與式（5）相比較可以看出，Re數湍流層範圍內的冪值增加可以從0.4提高到0.8。這就可以理解K.Master’s等強調的“水份蒸發率隨霧（wù）滴與空氣的相對速度（dù）增加而增加”了。在 Re值處於湍流範圍時，大約呈0.8次方關係。
2 常見的熱風分布器的性能比較在噴霧幹燥所選用（yòng）的熱風分布器形式中，曾經出現過以下形式：
（1）平均地自塔頂（dǐng）天花板分布向下流（liú）
這種形式認為隻要（yào）均勻（yún）地進風，有足夠的熱量就能達到幹（gàn）燥的目的，幹燥塔（tǎ）的空塔速率隻有0.5～0.8m/s,即使塔（tǎ）頂縮小，出口風速也隻有10m/s，大體（tǐ）處於層流狀（zhuàng）態。熱風與霧化液滴沒有直接的聯係。這種形式不僅國內有，在許多進口裝置（zhì）中也有。其結果是塔體龐大，效率降低。
（2）為了防止粘壁，將熱風分為（wéi）2股或3股
設計者認為隻要在（zài）塔壁上有熱風流動，就可以防（fáng）止未幹液（yè）滴撞壁而出現粘壁現（xiàn）象。實際上，邊緣熱風流速是不可能（néng）大的，而且液滴達到塔壁上（shàng）的流速也不會太大，因此這兩股流體（tǐ）的相對速度是非（fēi）常低的，故而難以實現快速幹（gàn）燥，粘壁仍會出現。塔壁的熱風形同虛設，或者作用不大（dà）。
著（zhe）名（míng）的MD型塔采用了（le）冷風吹塔，對保證物料質量有利。實（shí）際上，這時液滴已（yǐ）經完成“恒速段”幹燥（至（zhì）少顆粒表麵已經幹燥），這與粘壁並（bìng）無（wú）直接的聯係[5]。
當然粘壁（bì）的形式（shì）還要聯係到霧化機的噴距、幹燥（zào）塔的設計以及物料的玻璃態轉（zhuǎn）變溫度等。這些問題（tí）已在[1]中有詳細的介紹。將熱風（fēng）分散處理會減少中央區的熱風量，從而降低流速，導致（zhì）熱風的利用率降低。
（3）熱風分布器與霧化器（qì）不配套
在噴嘴式霧（wù）化器（qì）上（shàng）配旋轉風，而在旋轉式霧化器上配（pèi）直流風。這兩種形式在生產中都有看到，其結果隻能是出現粘壁或者熱效率大幅度下降，這顯然是錯誤的。
3 塔頂（dǐng）中央熱風的重要性
在所有的霧化器（qì）工作時，液滴（dī）剛剛離（lí）開霧化器出口時的流速是（shì）^高（gāo）的，隨著（zhe）液滴（dī）在空氣中的流動，由於空氣的阻力，液（yè）滴流速（sù）迅（xùn）速衰減，初速能達到130m/s，而終速可接近（jìn）於零（líng），這就要求我們從式（shì）（1）到式（4）中去（qù）準確掌握熱風應當在何處與（yǔ）液滴接觸，從而可以（yǐ）得到較佳的傳質、傳熱速率。
既然霧化器（大多數）是設計（jì）在塔頂的中央處（chù）的，就應當將熱風集中到中央，以相當於湍流形式的氣流向液滴群急速衝擊；其風量和熱量依可幹燥顆粒表麵水分所需的數量（liàng）而（ér）定。其餘部分可以在塔內均勻分布，以（yǐ）完成其它降速段的（de）幹燥。隻要顆粒表麵的水分能夠快速幹燥，就能夠在很大程（chéng）度上防止塔的粘壁。
高速氣（qì）流與（yǔ）霧化器噴出口越接近，其幹燥效率就越高。但在考慮氣流流速時（shí），也應同時考慮阻力降與（yǔ）流速平方（fāng）成正（zhèng）比的關係，並非風速越高就越好（hǎo）。況且風速（sù）越高，會使霧滴群向下降，喪失了部分有效的幹燥空間。
具（jù）體的參數涉及各種物料的特性。但（dàn）總的趨勢是利用氣液（yè）兩相的高（gāo）速區，迅（xùn）速幹燥液滴表麵，從而實現大部分水分（fèn）的蒸發，這（zhè）才是真正發揮噴霧（wù）幹燥的優勢。
4 良好（hǎo）的熱風分布器的（de）要素
⑴ 使氣液兩相接觸，混合（hé）良好，首先應當使氣體分布均勻。為使分布均勻，已（yǐ）經有人（rén）介紹過兩種方法：①在旋轉霧化器（qì）的配（pèi）套設計中，必須用對數螺旋蝸殼[3]，使一（yī）邊進入蝸殼的熱風經蝸殼及內部的導風板均勻地進入塔內。② 直（zhí）流霧化器中（zhōng）的熱風分布可采（cǎi）用（yòng）各種導向（xiàng）直（zhí）流板 [1]，但必須配置噴嘴直流式霧化（huà）器。
⑵ 熱風分布（bù）器出口與霧化器噴液出口（kǒu）盡量（liàng）靠近，並在兩個方向夾角接近（jìn）90°，以加大剪切力。應利用（yòng）湍流階段的優勢，縮短幹燥時間。
⑶ 當熱風分布器出口流速過大時（shí），阻力會呈平方關（guān）係增（zēng）加，故應考慮“係統內的阻力（lì）降（jiàng）”，氣速選（xuǎn）擇要慎重。
5 結束（shù）語
近年來在噴霧（wù）幹燥裝置的設計和製（zhì）造上，發現有盲目加大幹燥塔體積的趨勢，這不僅會失（shī）去噴霧幹燥時間短的優勢，而（ér）且還增加了造價和設（shè）備占用的廠房麵積（或體積），對用戶不利。
當（dāng）熱風分（fèn）布器和霧化器合理配置時，幹燥塔的體積應當有一個合理的範圍，不會相差很大。大的不一定好。隨著科技的進步和各種強化措施的應用，幹燥（zào）塔勢必會越做越小。
熱風分配器是一個重要的方麵，並（bìng）不代表全部。所以在噴（pēn）霧幹燥器的設計中，選型要根據各種物料的特性，綜（zōng）合各種參數，以期獲得一個係統的較佳狀（zhuàng）態。
