本文针对惰性粒子流化床干燥器，为进一步提高设备的传热与传质等生产操作性能，拟设计获取基于流场分析和结构优化的新型高效气体分布板。为此，在大量文献调研的基础上，以洗衣粉悬浮液为对象，先后开展了惰性粒子流化干燥过程的实验测定、数学建模和CFD模拟研究。通过测定流化床的流化和床层压降操作曲线，以及在相同进风速率、惰性粒子直径、进料体积流量、物料初始质量分数、进风温度或静床高等操作条件下的体积传热系数、热效率、干燥强度和滞留率的变化曲线，考察并比较了气体分布板开直孔和开斜孔时的流体力学、传热及传质性能。结果表明，在相同的操作工况下，与传统的开直孔气体分布板相比，气体分布板开斜孔时的流化操作压降虽有所升高，但其临界流化速率和滞留率将减小，同时体积传热系数、热效率和干燥强度将增大，从而表明了斜孔较直孔更加有利于流化床干燥传递性能的提高。 利用测得的实验数据，并结合文献报道的常用假设，通过将流化流动与颗粒沉降流动、饼层过滤流动进行机理的类比，构建得到了可描述临界流化速率和床层压降的数学模型。与此同时，运用量纲分析法，关联得到了可描述体积传热系数和干燥强度的无量纲模型。经初步地模型分析发现，所建模型可较好地反映出因、自变量之间的对应变化关系，且与前期的实验结果基本吻合。 基于上述的研究成果，运用CFD商用计算软件，模拟并分析了气体分布板开直孔和开斜孔时的流场分布特性，同时比较了两者在正三角形、正方形布孔排列下的气固流场差异，并由此确定了斜孔、正三角形排列的最佳分布板结构。采用该结构的气体分布板通常可维持床内惰性粒子充分和剧烈地流化，其颗粒的平均流化速率及相应的浮动床层高度均将最大。在此基础上，针对该结构的气体分布板，以降低操作的床层压降为目标，借用均匀设计的研究手段，对气体分布板的板厚及开孔尺寸等参数进行了计算与优化。结果表明，在计算考察的范围内，当开孔角度35°、开孔直径2.5 mm、开孔率10.5％、板厚1.2 mm时，该结构的气体分布板可获得最低的床层压降，故相应的尺寸信息应为最优的尺寸组合。进一步实验考察的结果表明，优化后的气体分布板与传统的直孔气体分布板相比，床层压降值可降至基本相当，但体积传热系数、热效率和干燥强度均较后者有着显著地提高，增幅分别达到13％、39％和21％，同时临界流化速率和滞留率也可分别降低17％和20％。