喷雾干燥塔的结构设计是一个复杂而精细的过程,因为它必须与不同类型的雾化器特性相匹配。在气流式雾化器的应用中,雾滴受到压缩空气或蒸汽的推动,具有较长的直接喷射距离(约3~4m),但喷雾角度较小(约20°)。因此,干燥塔需要拥有足够的高度,以确保雾滴能够充分扩散和干燥。同时,由于气流式喷嘴的喷射距离较大,粘壁现象往往发生在较低的位置,所以这种雾化器更适合向上并流的喷雾干燥器。
相比之下,压力式喷嘴的喷射距离较短,而喷雾角度较大,因此粘壁现象更多发生在较高位置。而旋转式雾化器与喷嘴式雾化器的雾滴运动方式有所不同,其雾滴的运动主要是径向的。这意味着这类雾化器的主要粘壁区域是朝着雾化器方向的径向塔壁。若塔径小于喷雾锥的最大直径,那么在对着雾滴运动最大轨迹平面的塔壁上,将出现严重的粘壁现象。因此,在设计过程中,塔径通常都会留有一定的裕度。
喷嘴式雾化器喷射出的雾滴,其轴向速度很大,径向速度分量较小,这导致了喷雾干燥塔的结构特点为细而长,其长径比大约为H/D=6~10(H和D分别为塔高和塔径)。如果塔径小于喷雾锥的最大直径,同样会在对应的塔壁上出现严重的粘壁现象。
旋转式雾化器的干燥塔则呈现出短而粗的特点,其长径比大约为H/D=1.1~1.2。目前,我国喷嘴式喷雾干燥塔主要采用立式的圆柱体和圆锥体结构。尽管圆锥体设计在实际操作中易产生旋涡流,导致粘壁和粗粒子循环等问题,但综合考虑到停留时间和占地面积等因素,圆柱体结构仍然更为适宜。
综上所述,喷雾干燥塔的结构设计需紧密结合雾化器的特性,并综合考虑各种实际操作因素,以确保其高效、稳定和可靠地运行。