硝基胍是一种易燃易爆含能材料,传统干燥方式为箱式烘干。本文提出采用喷雾干燥技术对硝基胍浆料进行干燥,以实现硝基胍高效、连续、快速干燥。首先,对硝基胍喷雾干燥过程进行数值模拟和实验研究,通过已知的设计参数,对干燥塔进行了物料衡算及选型设计计算,确定了实验级离心式喷雾干燥样机的几何尺寸。利用数值模拟仿真软件Fluent,建立了适用于硝基胍浆料喷雾干燥的数值模型,为后续工程化放大实验提供理论依据。选用Realizable k-ε湍流模型拟合塔内空气流场,颗粒轨迹模型描述液滴运动状态。考虑气液之间的耦合作用,开启能量模型,并在Navier-Stokes方程的基础上添加了组分运输模型,根据实际工况设定边界条件。模拟结果显示:热空气进入干燥塔后以一定的切向速度,呈螺旋状向下快速冲刷,物料液滴与热空气接触后水分快速蒸发,液滴直径由进塔时的67.8μm减小至37.0μm,出口含水量由75.000%降低至0.027%,干燥效果明显,理论上可满足喷雾干燥塔设计指标。其次,通过对实验样机进行工艺放大,构建工业级大型连续喷雾干燥塔,将雾化方式改为气流式。在上述数值模型的基础上,引入TAB破碎模型。气流量和进料速率进行等比例放大46倍,依据工况改变边界条件,对气流式喷雾干燥塔进行模拟计算。最后,通过硝基胍气流式喷雾干燥工艺实验研究,得出最佳工艺参数为:浓度25%,进风温度180℃,出风温度80℃,进料速率345 L/h。测试气流式喷雾干燥产品含水量、产品粒度分布及场内温度分布等实验数据,同模拟数据进行对照。结果表明,产品平均粒径d50=12.6μm,且含水量为0.030%,塔内温度分布与预测结果相似,进一步验证了数学模型的正确性。实验最后比较了硝基胍干燥前后的形貌特征,两者基本保持一致,可充分说明喷雾干燥的可靠性。