喷雾干燥是工业生产过程中十分重要的获得颗粒产品的方法,主要过程是将料液雾化成液滴,再通过干燥介质的加热使溶剂蒸发从而得到细小颗粒。喷雾干燥的整体流程比较简单,但是液滴与干燥介质的运动状态以及相互之间的传热传质过程非常复杂。通过实验手段想要获取干燥塔内详细数据,需要大量时间以及成本消耗,并且干燥过程中一些微观量很难获取。与实验方法相比,计算流体动力学(CFD)模拟是研究喷雾过程的强大而方便的工具,使用计算流体力学模拟可以得到干燥塔内部气相与液滴和颗粒运动的真实情况,模拟得出干燥结果,从而可以对下一步的实验起到了预测和指导的作用。因此,本文采用计算流体力学模拟的方法,分别对喷雾干燥过程中的两大环节雾化过程和干燥过程进行了研究:料液雾化所得到的结果直接影响喷雾干燥最终的颗粒形态,尺寸和分布。因此在已验证的CFD模型的基础上,模拟了不同的雾化喷头材料(铝,铜,不锈钢)对液滴尺寸和分布的影响。模拟结果表明,液滴尺寸和分布受到材料阻力系数的影响。材料的阻力系数主要受雷诺数和材料粗糙度的影响,模拟过程中不同的粗糙度值(0.0015mm,0.02 mm,0.8 mm)直接改变材料的阻力系数,而雷诺数可以改变因粗糙度变化对雾化液滴尺寸大小的影响。这一研究结果可以用于开发不同材料或表面涂层的新喷头来控制雾化液滴尺寸。在雾化产生液滴的干燥过程中,干燥气体进入干燥塔的方式主要有直流和旋流两种形式,不同的进风方式对于喷雾干燥的结果具有很大的影响。本文根据实验室已有的旋流式干燥塔建立模型并按照相同尺寸建立直流干燥塔模型,对比了两种进风方式的干燥效果。模拟结果表明,旋流式干燥塔的干燥效果要好于直流式干燥塔,但也会有粘壁、过热等现象。同时,针对实验过程中高分子物料干燥时的特殊现象进行解释并提出操作要求,在干燥高分子物料时应该注意控制干燥气体温度及在颗粒干燥塔内的停留时间。