第七章 坯体的干燥
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• 注意：干燥速度过大会发生因坯体体积收缩过大而引起的 制品变形或开裂，应慎重控制。
3.降速干燥阶段 • 干燥介质传给坯体的热量大于坯体中水分蒸发热量， 坯体温度升高同时，干燥速度逐渐降低。部分吸附水排除， 无变形或开裂发生。 当坯体的自由水大部分排除时，物料表面不可能保持 湿润，干燥速率即开始降低，从等速至降速阶段过渡的含 水量，称为临界含水量。临界含水量在干燥速度曲线图中 表示为K点，K点表示为临界点，测定临界点的含水率具有 重要意义。因为到达临界含水量以后，坯体的干燥是排除 其中毛细管中的水分和含水矿物中的物理吸附水，坯体略 有收缩，所以此阶段坯体内不会产生干燥收缩的应力，干 燥过程进入安全状态。 4.平衡阶段 • 坯体的水分达到平衡水分，干燥速度为零。表面蒸发与吸 附达成动态平衡，干燥过程终止，坯体的干燥最终水分一 般说来不应低于贮存时的平衡水分，否则干燥后将再吸收 水分达到平衡水分。
7.1.3 影响干燥速度的因素 1.外扩散速度：所谓外扩散是指坯体表面水分气化，并通 过水气膜向外界扩散的过程。外扩散的动力是坯体表面 蒸气压与周围介质的水蒸气分压之差。差值愈大，则外 扩散速度愈大。 影响外扩散的主要因素 1）干燥介质与生坯表面的蒸气分压；
2）干燥介质与生坯表面的温度；
3）干燥介质的流速、方向； 4）生坯表面蒸气膜的厚度； 5）能量供给方式等。
转盘式干燥器的结构简图
7.2.5 交流、直流电加热干燥
• 坯体两端加交流或直流电加热； • 优点：干燥速度快； • 缺点：电能消耗大；
7.2.6 辐射干燥
• 电磁波辐射到湿坯上，并转化为热能； • 高频干燥（3-300MHz，1m-100m波长）、 微波干燥（300-300000MHz，1-1000mm波长）、 红外干燥（0.75~1000μm） • 优点：干燥速度快、易于自动化、干燥均匀、坯体清洁 • 缺点：电能消耗大
思考题
• 27、解释概念： 干燥 • 28、坯体中水分分为哪几类？ 干燥过程中主要排除的是哪些水分？ • 29、干燥过程分为哪四个阶段？其中哪个 阶段最容易产生干燥废品？
第七章 坯体的干燥
定义：用加热的方法达到除去物料中部分物理水分的过程称之为 干燥，也叫烘干。 目的： 1.提高成形后坯体的强度，便于运输和再加工，如：修坯、粘 接、施釉等； 2.提高坯体吸附釉层能力；
3.经干燥的坯体可在烧成初期经受快速升温，从而缩短烧成
周 期，提高窑炉的周转率，降低燃料消耗。 干燥后生坯的水分达1％～2％。
干燥过程曲线
2.等速干燥阶段
• 干燥介质传给坯体的热量等于坯体中水分蒸发所需热量。 坯体温度保持不变，干燥速度恒定。排除自由水，体积收 缩。在整个坯体收缩过程中，因坯体的颗粒具有一定的取 向性，导致干燥收缩的各向异性，表面与内部收缩的不均 匀，导致坯体内外层及各部分的差异。由于干燥收缩不均 匀而产生了内应力，当应力超过了呈塑性状态的屈服值时， 坯体发生变形，当应力过大，超过其弹性状态坯体的强度 时会导致开裂。
7.1 干燥的物理过程(17)
7.1.1 生坯的水分与干燥的关系
按照水与物料结合程度的强弱，生坯中的水分可分为三类： 1.化学结合水：是坯体物质结构的一部分，干燥除不去； 2.吸附水（物理化学结合水）：与物料牢固结合，改变了 水分的很多性质，在干燥过程中可以部分排除； 3.自由水（机械结合水）：与物料结合最弱，干燥过程中 最先被排除。
隧道干燥器
7.2.3 链式干燥
将湿坯放臵在挠性牵引机构的吊篮上或者利用链条运载坯体，在 弯曲的轨道上传送进行干燥，分为立式、卧式和综合式三种。 对于日用瓷，链式干燥可按照：成形 湿坯干燥 定位脱模 再干 燥 修坯 再干燥的工艺顺序进行。 形成“成形－干燥”工艺流水线，减轻劳动强度，提高生产效率。
链式干燥器
湿坯放在设有坯架和加热设 备的干燥室中进行干燥的方 法。
特点：干燥缓和，间歇式操 作，干燥制度灵活。
优点：设备简单，造价低。 缺点：热效低，周期长，干 燥效果不易控制，人工运输 破损率高。
Hale Waihona Puke Baidu室式干燥
7.2.2 隧道干燥
采用逆流干燥方式，基本上适应了干燥过程四个阶段的标准要求，比较 合理，连续工作，热利用率高，便于调节控制，干燥效果稳定。 不足在于占地面积大，干燥速度较慢，热量有损失。
2.内扩散：所谓内扩散是指坯体内部水分扩散至坯体表面的过程。
主要借助于扩散渗透力和毛细管力，服从扩散定律。内扩散有两种形 式，即水分的热湿传导与湿传导。 热湿传导是指由温度差引起的水分传导。温度差引起水分子的动 能、水在毛细管内表面张力、空隙中空气压强不等，导致水分子由高 温处向低温处移动。热湿传导方向与温度梯度（热流方向）一致。 湿传导是由于水分浓度差（湿度差）而引起的水分传导。湿度差 使水分从高湿处向低湿处移动。湿传导方向与湿度梯度方向一致。 热湿传导与湿传导方向一致，则内扩散速度将大大加快，反之将 降低内扩散速度。
影响生坯内扩散的主要因素：
1）组成坯体物料的性质：粗颗粒，瘠性物料含量多的坯体； 2）生坯温度：温度升高，水的粘度降低，毛细管中弯面表面张力降 低，内扩散阻力减少，坯体的温度梯度与湿度梯度一致。如电热干燥， 微波干燥，远红外干燥等； 3）坯体表面与内部的湿度差。
3.其它影响因素： 1）干燥方式：传统热风干燥和热风－红外干燥； 2）坯体的厚度和形状； 3）干燥器的结构及坯体在干燥器中放臵的方式与位臵。
例如：远红外干燥结构应考虑辐射面与坯体的位臵尽可能靠近，辐射 形状与坯体的形状尽可能相似。
坯体在干燥器中放臵部位与方式要考虑坯体的受热与蒸发面积。
7.2 坯体的干燥设备(18) 室式干燥器 隧道式干燥窑 链式干燥器 转盘式干燥器
1）热空气干燥
2）交流、直流电加热干燥 3）辐射干燥
7.2.1 室式干燥器
7.1.2 干燥过程与生坯变化
坯体干燥包括加热、外扩散与内扩散三个过程。为了便 于论述和理解，假定干燥介质的条件在干燥过程中保持不 变，即干燥介质恒温恒湿，则物料的干燥过程中各参数的 变化如图所示：
1.加热阶段 干燥介质传给坯体的热量大于坯体中水分蒸发需 要热量，多余的热量使坯体温度不断升高，水分蒸发量 也不断升高；
7.2.4 转盘式干燥
转盘式干燥器在日用陶瓷行业应用的比较广泛。是用一个相当大直径的 转盘作为坯体的运载机构，以一定的规律载着坯体在干燥器内运行并运 送至预定位臵。 利用热风对位集中强风喷射 坯体，转盘与风箱成一体， 风箱分两层，热风从下层分 配到喷口喷出，湿气经上层 回流带走，坯体的另一面靠 自然通风干燥。
3.降速干燥阶段 • 干燥介质传给坯体的热量大于坯体中水分蒸发热量， 坯体温度升高同时，干燥速度逐渐降低。部分吸附水排除， 无变形或开裂发生。 当坯体的自由水大部分排除时，物料表面不可能保持 湿润，干燥速率即开始降低，从等速至降速阶段过渡的含 水量，称为临界含水量。临界含水量在干燥速度曲线图中 表示为K点，K点表示为临界点，测定临界点的含水率具有 重要意义。因为到达临界含水量以后，坯体的干燥是排除 其中毛细管中的水分和含水矿物中的物理吸附水，坯体略 有收缩，所以此阶段坯体内不会产生干燥收缩的应力，干 燥过程进入安全状态。 4.平衡阶段 • 坯体的水分达到平衡水分，干燥速度为零。表面蒸发与吸 附达成动态平衡，干燥过程终止，坯体的干燥最终水分一 般说来不应低于贮存时的平衡水分，否则干燥后将再吸收 水分达到平衡水分。
7.1.3 影响干燥速度的因素 1.外扩散速度：所谓外扩散是指坯体表面水分气化，并通 过水气膜向外界扩散的过程。外扩散的动力是坯体表面 蒸气压与周围介质的水蒸气分压之差。差值愈大，则外 扩散速度愈大。 影响外扩散的主要因素 1）干燥介质与生坯表面的蒸气分压；
2）干燥介质与生坯表面的温度；
3）干燥介质的流速、方向； 4）生坯表面蒸气膜的厚度； 5）能量供给方式等。
转盘式干燥器的结构简图
7.2.5 交流、直流电加热干燥
• 坯体两端加交流或直流电加热； • 优点：干燥速度快； • 缺点：电能消耗大；
7.2.6 辐射干燥
• 电磁波辐射到湿坯上，并转化为热能； • 高频干燥（3-300MHz，1m-100m波长）、 微波干燥（300-300000MHz，1-1000mm波长）、 红外干燥（0.75~1000μm） • 优点：干燥速度快、易于自动化、干燥均匀、坯体清洁 • 缺点：电能消耗大
思考题
• 27、解释概念： 干燥 • 28、坯体中水分分为哪几类？ 干燥过程中主要排除的是哪些水分？ • 29、干燥过程分为哪四个阶段？其中哪个 阶段最容易产生干燥废品？
第七章 坯体的干燥
定义：用加热的方法达到除去物料中部分物理水分的过程称之为 干燥，也叫烘干。 目的： 1.提高成形后坯体的强度，便于运输和再加工，如：修坯、粘 接、施釉等； 2.提高坯体吸附釉层能力；
3.经干燥的坯体可在烧成初期经受快速升温，从而缩短烧成
周 期，提高窑炉的周转率，降低燃料消耗。 干燥后生坯的水分达1％～2％。
干燥过程曲线
2.等速干燥阶段
• 干燥介质传给坯体的热量等于坯体中水分蒸发所需热量。 坯体温度保持不变，干燥速度恒定。排除自由水，体积收 缩。在整个坯体收缩过程中，因坯体的颗粒具有一定的取 向性，导致干燥收缩的各向异性，表面与内部收缩的不均 匀，导致坯体内外层及各部分的差异。由于干燥收缩不均 匀而产生了内应力，当应力超过了呈塑性状态的屈服值时， 坯体发生变形，当应力过大，超过其弹性状态坯体的强度 时会导致开裂。
7.1 干燥的物理过程(17)
7.1.1 生坯的水分与干燥的关系
按照水与物料结合程度的强弱，生坯中的水分可分为三类： 1.化学结合水：是坯体物质结构的一部分，干燥除不去； 2.吸附水（物理化学结合水）：与物料牢固结合，改变了 水分的很多性质，在干燥过程中可以部分排除； 3.自由水（机械结合水）：与物料结合最弱，干燥过程中 最先被排除。
隧道干燥器
7.2.3 链式干燥
将湿坯放臵在挠性牵引机构的吊篮上或者利用链条运载坯体，在 弯曲的轨道上传送进行干燥，分为立式、卧式和综合式三种。 对于日用瓷，链式干燥可按照：成形 湿坯干燥 定位脱模 再干 燥 修坯 再干燥的工艺顺序进行。 形成“成形－干燥”工艺流水线，减轻劳动强度，提高生产效率。
链式干燥器
湿坯放在设有坯架和加热设 备的干燥室中进行干燥的方 法。
特点：干燥缓和，间歇式操 作，干燥制度灵活。
优点：设备简单，造价低。 缺点：热效低，周期长，干 燥效果不易控制，人工运输 破损率高。
Hale Waihona Puke Baidu室式干燥
7.2.2 隧道干燥
采用逆流干燥方式，基本上适应了干燥过程四个阶段的标准要求，比较 合理，连续工作，热利用率高，便于调节控制，干燥效果稳定。 不足在于占地面积大，干燥速度较慢，热量有损失。
2.内扩散：所谓内扩散是指坯体内部水分扩散至坯体表面的过程。
主要借助于扩散渗透力和毛细管力，服从扩散定律。内扩散有两种形 式，即水分的热湿传导与湿传导。 热湿传导是指由温度差引起的水分传导。温度差引起水分子的动 能、水在毛细管内表面张力、空隙中空气压强不等，导致水分子由高 温处向低温处移动。热湿传导方向与温度梯度（热流方向）一致。 湿传导是由于水分浓度差（湿度差）而引起的水分传导。湿度差 使水分从高湿处向低湿处移动。湿传导方向与湿度梯度方向一致。 热湿传导与湿传导方向一致，则内扩散速度将大大加快，反之将 降低内扩散速度。
影响生坯内扩散的主要因素：
1）组成坯体物料的性质：粗颗粒，瘠性物料含量多的坯体； 2）生坯温度：温度升高，水的粘度降低，毛细管中弯面表面张力降 低，内扩散阻力减少，坯体的温度梯度与湿度梯度一致。如电热干燥， 微波干燥，远红外干燥等； 3）坯体表面与内部的湿度差。
3.其它影响因素： 1）干燥方式：传统热风干燥和热风－红外干燥； 2）坯体的厚度和形状； 3）干燥器的结构及坯体在干燥器中放臵的方式与位臵。
例如：远红外干燥结构应考虑辐射面与坯体的位臵尽可能靠近，辐射 形状与坯体的形状尽可能相似。
坯体在干燥器中放臵部位与方式要考虑坯体的受热与蒸发面积。
7.2 坯体的干燥设备(18) 室式干燥器 隧道式干燥窑 链式干燥器 转盘式干燥器
1）热空气干燥
2）交流、直流电加热干燥 3）辐射干燥
7.2.1 室式干燥器
7.1.2 干燥过程与生坯变化
坯体干燥包括加热、外扩散与内扩散三个过程。为了便 于论述和理解，假定干燥介质的条件在干燥过程中保持不 变，即干燥介质恒温恒湿，则物料的干燥过程中各参数的 变化如图所示：
1.加热阶段 干燥介质传给坯体的热量大于坯体中水分蒸发需 要热量，多余的热量使坯体温度不断升高，水分蒸发量 也不断升高；
7.2.4 转盘式干燥
转盘式干燥器在日用陶瓷行业应用的比较广泛。是用一个相当大直径的 转盘作为坯体的运载机构，以一定的规律载着坯体在干燥器内运行并运 送至预定位臵。 利用热风对位集中强风喷射 坯体，转盘与风箱成一体， 风箱分两层，热风从下层分 配到喷口喷出，湿气经上层 回流带走，坯体的另一面靠 自然通风干燥。