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喷雾干燥机是一种通过将液态物料雾化并使其与热空气接触，从而瞬间蒸发水分、获得干燥粉末的单元操作。其工作过程可以清晰地分为四个阶段。

首先，是进料与雾化阶段。需要干燥的液体（可以是溶液、乳液、悬浮液或浆料）由泵输送至干燥塔顶部的雾化器。雾化器是核心部件之一，它通过高速旋转的转盘（离心式）、高压喷嘴（压力式）或压缩空气（气流式）将液体打散成极其细微的雾状液滴，其直径通常在10至200微米之间。这种巨大的表面积扩大，是后续快速干燥的关键。

其次，是雾滴与热空气接触阶段。在干燥塔内，经过过滤器加热的热空气（温度范围通常在150℃至300℃之间，取决于物料性质）以特定的流动方式（并流、逆流或混流）被引入。这些细微的雾滴与热空气充分混合。

接着，是蒸发与干燥阶段。由于雾滴表面积巨大，其内部水分能在瞬间（几分之一秒内）迅速蒸发。在这个过程中，液滴表面会首先形成一层固体外壳，而内部水分继续蒸发并通过外壳逸出，最终形成干燥的颗粒或粉末。这个阶段虽然进气温度很高，但物料的温度通常不会超过湿球温度，因此非常适合热敏性物料的干燥。

最后，是气固分离与出料阶段。干燥后的粉末在重力及旋风分离器或袋式除尘器的共同作用下，从空气中分离出来，由塔底的收集系统（如星形卸料阀）连续或间歇地排出。而含有少量粉尘的尾气则经由引风机排出大气。