喷雾干燥是采用雾化器将料液分散为雾滴,用干燥介质使雾滴蒸发干燥而获得产品的一种干燥技术。喷雾干燥是复杂的气-液-固多相流热质传递过程,一些定性或经验化结论在喷雾干燥塔的设计及指导实际生产方面起到了较大的作用。但现阶段喷雾干燥过程也存在着粘壁、能耗大等值得分析改进的问题,并且对于干燥塔内气体与雾滴运行情况的了解也十分匮乏。本文建立气流式喷雾干燥塔的实验装置,以奶粉水溶液为原料液、热空气为干燥介质,测定塔内气相速度场和温度场。应用计算流体力学方法,借助商用CFD软件Fluent,建立喷雾干燥过程传递微分方程组,考虑离散相与气流间的耦合作用,采用SIMPLER算法分别求解标准k-ε模型、RNGk-ε模型、Realizable k-ε模型、RSM模型的差分方程,得到各模型的气相速度、温度等流场,并把各模型的气相速度场、温度场与实验测量值相比较,进行定性分析,得到最适合于本文喷雾干燥塔模拟的数学模型。结果表明各模型均可以反映干燥塔内流场的流动趋势,RSM模拟的模拟结果与实验测量值最接近。采用RSM模型对工业喷雾干燥塔底部排风结构进行模拟研究。以喷雾干燥塔排风管上方的锥冒半径、锥冒角度、排风管插入锥冒的深度为考察因素,以颗粒的分离效率与排风压降为指标,采用正交设计法安排试验方案。其模拟结果表明:当锥冒半径1900mm、锥冒角度60度、排风管插入锥冒的深度200mm时塔底排风结构最佳。喷雾干燥过程的数值模拟,可得到塔内气相速度场、温度场、湿度分布、颗粒运动轨迹和颗粒温度变化等参数的收敛解,为探讨干燥塔内流体流动和液滴传热传质特性提供参考依据。