惰性粒子流化床干燥是将溶液、悬浮液或膏状浆液喷入处于流化状态的惰性粒子表面,进行干燥、粉碎获得粉状产品的一种新型先进干燥技术,它有机地结合了流化床干燥、喷雾干燥、薄膜干燥等的优点,有着广泛的应用前景。但是至今对其机理的研究还很缺乏,特别是关于表面薄层物料干燥的传热传质机理方面,因而缺乏定量的计算式,在放大设计及寻找最佳运行条件时,一般都只能根据经验或大量试验。本文不讨论颗粒流化床的流化特性,首次对惰性小颗粒表面薄层多孔物料干燥机理进行理论和实验研究,对进一步发展惰性粒子流化床干燥技术具有重要的理论指导意义。 本文建立了被干燥薄层物料的孔隙半径分布模型,模型预测值与采用动态氮吸附仪测量的被干燥物料的孔径分布实验测量值进行了比较,两者吻合较好,其均方根误差小于18.2％。同时,利用三十多种被干燥物料平衡湿含量与对应周围空气的相对湿度的实验数据,证明了该孔隙半径分布模型对许多厚层物料也适用。得出了这些材料的模型参数--均值和方差,推导出物料平衡湿含量的计算式,与实验值的均方根误差仅为4.2％,说明该模型的准确性及在一定范围内的通用性。 利用孔隙半径分布模型,建立了薄层多孔物料降速干燥阶段毛细通道中液面蒸汽分压与毛细孔结构特征的关系,与文献中经验公式进行了比较,结果基本一致,同时探讨了孔隙分布的模型参数对其中水液面蒸汽分压的影响。 从单毛细管干燥物理模型出发,建立了薄层多孔物料毛细管中能量、质量守恒方程,提出影响降速干燥速率的两个主要因素是毛细管内的分子扩散及毛细管水液面蒸汽分压力,导出了影响降速干燥速率的这两因素与毛细管半径及扩散距离间的关系式,进而分析了毛细管降速干燥的控制机理及因素。结果表明：当扩散距离大于10-3m时,毛细管内的扩散控制了降速干燥速率,随着干燥的不断进行,干燥前沿平行地向里推进；而对于扩散距离为微米级的薄层干燥,毛细管表面水蒸汽分析控制降速干燥速率,干燥是从大毛细管到小毛细管中的水份逐渐蒸发扩散过程,干燥前沿与干燥界面不平行,揭示了薄层物料与厚层物料干燥机理的差异性。对惰性颗粒表面薄层物料的干燥进行了传热传质实验研究,得到了不同实验工况下温度、湿含量及干燥速率变化曲线,分析了影响干燥速率及临界湿含量的因素。 对惰性小颗粒表面薄层多孔物料干燥过程的传热传质特性进行了数值模拟,模拟结果与实验的温度、湿含量及干燥速率变化曲线吻合较好,验证了本文提出的薄层物料干燥模型的合理性及准确性。根据模拟结果,探讨了惰性粒子流化床干燥特性曲线,揭示了颗粒的导热作用是影响惰性粒子流化干燥速率的主要因素。同时,本文研究了影响其干燥速率的诸因素,如惰性颗粒比热、密度、直径、薄层物料厚度、空气湿速及温度和孔隙分布模型参数,结果表明：惰性颗粒直径越小、比热及密度越大,平均干燥速度越大,而现工程采用的惰性颗粒的密度和比热还很小,材质上仍有很大的选择范围。最后,还分析了多孔物料孔隙分布的模型参数对干燥过程的影响,均值μ大、方差σ小的薄层多孔物粒干燥难度小,说明了不同物料干燥难度的差异性。