由於噴霧幹燥（zào）具（jù）有流（liú）程簡（jiǎn）短（duǎn）、可處理（lǐ）熱敏性物料、易大（dà）型化等優越性，已經在許多領域得到應用。改革開放以後，我國出現了（le）一大批專業化的幹燥（zào）設備企業。近十（shí）年內噴霧（wù）幹燥（zào）技術已（yǐ）取得了長足進步，產品質量已可與世界著名廠商相媲美，不僅滿足了國內輕化（huà）工、環保行業的需要，而（ér）且已向國（guó）外市場拓展。
長期（qī）以來，對（duì）噴霧幹燥裝（zhuāng）置的注意，一般著力於（yú）：
⑴ 霧化器（機）的選擇；
⑵ 足夠風量和熱量的（de）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（bāo）括與霧化器相適應的熱風進出口的方式和熱風分布裝置”[1]。K.Master’s也提到在幹燥塔內水分（fèn）蒸發速率隨著霧滴與熱風的相對速（sù）度增（zēng）加而增加[2]。
唐金鑫等在熱風分布（bù）器設（shè）計要求中，提出三條重要（yào）的原則[3]，都強調了熱風分布對噴霧幹燥的重要性。在隨後出現的裝置中，發現大多數企業仍然沒有給予足夠的重視，隻是從結構上做到“形似”而實（shí）質仍（réng）未（wèi）掌握，以致出現以下情（qíng）況：
⑴ 在塔內（nèi）同一截麵上溫度差較大，導致物（wù）料局部粘壁；
⑵ 由於氣液兩相接（jiē）觸不合理，使幹燥強度大為（wéi）下降，於是幹燥塔的體積越做越大（dà）；
⑶ 在一台比原設計處理量大為（wéi）減小的幹燥塔中（zhōng），未注意熱風（fēng）分（fèn）布的流速範圍，降（jiàng）低了幹燥強度，物料仍然大量粘壁；
⑷ 熱效率很低，出塔風溫（wēn）難以下降。
因此，我們認（rèn）為熱風分布器的設計正確與（yǔ）否，直接影響到幹燥係統（tǒng）運（yùn）行的成敗。本文擬在以前知識的基（jī）礎上，提出氣液兩相（xiàng）接觸的合理方式，以求對熱（rè）風分（fèn）布器設計有正確的分析和指導。
1 理（lǐ）論依（yī）據
K.Masters[2]提出在有（yǒu）相對速度下霧滴的蒸發存在以下關係式：
傳質 Sh=2+K1RexScy （1）
傳熱 Nu=2+K2ReX’Pry’ （2）
式中：謝伍德數（shù）Sh =KgD/Dv，努塞特數Nu =hcD/Kd，施密特（tè）數（shù）Sc =μa/Dvρa，普朗特數Pr =Cpμa/Kd，雷諾數Re =Dvρa/μa。D為液滴（dī）直徑，ρa為幹燥介質密（mì）度，μa為粘（zhān）度，Cp為定壓比熱容，Kd為液滴周圍氣態膜的平均熱（rè）傳導率（lǜ），hc為對（duì）流熱傳導係數，Kg為傳質係數，Dv為擴散係數。（1）、（2）式中的（de）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（shì）（3）中的x為（wéi）平均值，隨Re增加（jiā）而增加；Re由1增至104時，x從0.4增加到0.6。遺憾的是式（1）～（4）的試驗範（fàn）圍其Re值均不超過1000。但從中已經可以看出，幹燥的傳質和傳熱（rè）係數隨Re的增大而增大，即假（jiǎ）設幹燥介（jiè）質和被幹燥物料（liào）的性質不變（biàn）時，Re起著重要的影響。而對Re起直接影響的，可（kě）認為是相對速度v。在傳統的液體無相變對流傳熱係數計算中，普遍應用Dittus和Boelter關聯式[4],
Nu=0.023Re0.8Pr0.4 （5）
或 （6）
α—給（gěi）熱係（xì）數；
λ—液體熱導率；
d—粒徑；
v—氣液相對流速；
μ—液體動力粘度；
Cp—定壓比（bǐ）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（shù）湍流層範圍內的冪值（zhí）增（zēng）加可以從0.4提高到（dào）0.8。這就可以理解K.Master’s等（děng）強調的“水份蒸發率隨霧滴與空氣的相對速度增加而增（zēng）加”了。在 Re值處於（yú）湍流範圍時，大約呈0.8次方關係。
2 常見的熱風分布（bù）器的性能比較在噴（pēn）霧幹燥所選用的熱風分布器形式中，曾經出現（xiàn）過以（yǐ）下形式：
（1）平均地自塔頂（dǐng）天花板分布向下流
這種形式認為隻要均勻地進風，有足（zú）夠的熱量就能達到幹燥的目的，幹燥塔的空塔速率隻有0.5～0.8m/s,即使塔頂縮小，出口風（fēng）速也隻有10m/s，大體處於（yú）層（céng）流（liú）狀（zhuàng）態。熱風與霧化液滴（dī）沒有直接的聯係。這種形式不（bú）僅國內有，在許多進口裝置中也有。其結果是塔體龐大，效率降（jiàng）低。
（2）為了（le）防止粘壁，將熱風分為2股或3股
設計者認為隻要在塔壁上有熱風流動，就可以防止未幹液滴撞壁而出現粘壁現（xiàn）象。實際上，邊緣熱風流速是不可能大的，而且液滴達（dá）到（dào）塔（tǎ）壁上的流速也不會太大，因此這兩股流體的相對速度是非（fēi）常低的（de），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。
著名的（de）MD型塔采用了冷風吹塔，對保證物料質量有利。實際上（shàng），這時液滴已經完成“恒（héng）速段”幹燥（至少顆粒表麵已經幹（gàn）燥），這與粘壁並無直接的聯係[5]。
當然粘壁的形式還要聯係到霧化機的噴距、幹燥塔的設計以及物料的玻璃（lí）態轉變溫（wēn）度等（děng）。這些（xiē）問題已在[1]中有詳細的介紹。將熱風分散處理會減少中央區的熱風量，從而（ér）降低（dī）流速（sù），導致熱風的利用率降低。
（3）熱（rè）風分布器與霧化器不配（pèi）套
在噴嘴式霧化器上配旋轉風，而在旋轉式霧（wù）化器上配直流風。這兩種形式在（zài）生產中都有看到，其結果隻能（néng）是出現粘（zhān）壁或者熱效率大幅度下降，這顯然是錯誤的。
3 塔頂中（zhōng）央熱（rè）風的重要性
在所有的霧化器工作時，液滴剛剛離開（kāi）霧化器出口時的流速是^高（gāo）的，隨著（zhe）液（yè）滴在空氣（qì）中的流動，由於（yú）空氣的阻力，液滴流速迅速衰減，初速（sù）能達到130m/s，而終速（sù）可接近於零，這就要（yào）求我們從式（shì）（1）到式（shì）（4）中去準確掌握熱風應當在何處與液滴接觸，從而（ér）可以得到較佳的傳質、傳熱速率。
既然霧化（huà）器（大多（duō）數）是設計在塔頂的（de）中央處的，就應當（dāng）將熱風集中到中（zhōng）央，以相（xiàng）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（kě）幹燥顆粒表麵水分所需的數量而定（dìng）。其餘（yú）部分可以在塔內均勻分布，以完成其它降速段的幹燥（zào）。隻要顆粒表麵的水（shuǐ）分能夠快速（sù）幹燥，就能夠在很大程度上防止塔的粘壁。
高速氣流與霧化器（qì）噴出口越接近，其幹燥效率就越高。但在考慮氣流流（liú）速時，也應同時考慮阻力降與流（liú）速平方成（chéng）正比（bǐ）的關係，並非風速越高就（jiù）越好（hǎo）。況且風速越高，會使霧（wù）滴群（qún）向下降，喪失了部分有效（xiào）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（lì）用氣液（yè）兩相的（de）高速區，迅速幹燥液滴表麵，從而實現大部（bù）分水分的蒸發，這才是真正發揮噴霧（wù）幹燥的優勢。
4 良好的熱（rè）風分布器的要（yào）素
⑴ 使氣液兩相接觸，混合良好，首先應當使（shǐ）氣體分布均勻。為使分布均勻，已經有人介紹過兩種方法：①在旋轉霧（wù）化器的配套設計（jì）中，必須用對數螺（luó）旋蝸殼[3]，使一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（wù）化器中的（de）熱風分（fèn）布可采用各種導向直流板 [1]，但必須配置噴嘴直流（liú）式霧化（huà）器。
⑵ 熱風分布（bù）器出口（kǒu）與霧化器噴液出口盡（jìn）量靠近，並在兩個方向夾角接（jiē）近90°，以加大剪切力。應利用湍流階段的優勢，縮短幹燥時間。
⑶ 當熱（rè）風分布器出（chū）口流速過大時，阻力會呈平方關係（xì）增加，故應考慮（lǜ）“係統內的阻力降（jiàng）”，氣速選擇要慎重。
5 結束語
近年來在噴霧幹燥裝置的設計和製造上，發現有盲目加大幹燥塔體積的趨勢，這不僅會失去噴霧幹燥時間短的優勢，而且（qiě）還增加了造價和設備占用的廠房麵積（或體積），對用戶（hù）不利。
當熱風分（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（de）範圍（wéi），不會相差很大。大的不一定好（hǎo）。隨著科技的進步和各種強化措施的應用，幹（gàn）燥塔勢必會越做越小。
熱風分配器是一個重要的方麵，並不代（dài）表全部。所（suǒ）以在噴（pēn）霧幹燥器的設計（jì）中，選型要根據各種物料的特性，綜合各種參數，以期獲得一個係統的較佳狀（zhuàng）態。
