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坯体的干燥

本部分讲授内容

3.1概述

3.2干燥过程

3.3干燥制度的制定

3.4干燥方法及设备

3.5干燥缺陷的产生及排除

3.1概述

干燥定义

使含水物料（如湿坯、原料、泥浆等）中的液体水汽化而

排除的过程，称为干燥。

完成干燥过程的机械设备，称干燥器。一般：人们把采用热物理方法去湿的过程称为“干燥”。

其特征是采用加热、降温、减压或其它能量传递的方式使物料中的湿分产生挥发、冷凝、升华等相变过程与物体分离以达到去湿目的。

传统工业的干燥技术有：厢式干燥、隧道干燥、转筒干燥、转鼓干燥、带式干燥、盘式干燥、浆叶式干燥、流化床干燥、喷动床干燥、喷雾干燥、气流干燥、真空冷冻干燥、太阳能干燥、微波干燥和高频干燥、红外热辐射干燥等。

近年来的新型干燥技术：脉冲干燥、对撞干燥、冲击穿透干燥、声波场干燥、超临界流体干燥、过热蒸汽干燥、接触吸附干燥等。

为什么要干燥？

对于陶瓷坯体而言，干燥的主要目的在于：

提高生坯强度，便于后续工艺的进行；

提高釉浆的吸附能力；

使坯体具有较小的入窑水分，提高烧成速度，减少能耗；提高产品的质量。

知识延伸：干燥的地位与作用；

干燥利于产品的储藏、运输和使用；

干燥利于提高产品的质量和价值、减轻劳动强度、降低成本和能源消耗；

发达国家的干燥的能耗占工业能耗的14%，有些行业的干燥能耗甚至占到生产总耗能的35%；

我国2001年干燥设备制造业创17亿元的产值（相当于1986年的24倍），出口总值达2000万元人民币。

干燥技术－坯体中水的类型

一定干燥条件下，物料中的水分按能否除，可分为自由水分和平衡水分。

干燥过程中可除去部分称为自由水分。

物料中的水分是自由水与平衡水之和。

传质传热过程

干燥过程既是传热过程，又是传质过程。传热过程：通过物料表面将热传给物料，再以传导的方式

向内部传送，物料表面水分获得热量后汽化。

传质过程：物料表面的水蒸气向干燥介质中移动的气相传质（外扩散过程）；内部水向表面扩散的内部传质（内扩散过程）。

3.2干燥过程

外扩散－－表面蒸发。

内扩散－－表面水分蒸发后，坯体内部的水分移动分为湿传导和热湿传导。

湿传导－－∵水分梯度，∴水分移动

热湿传导－－∵温度梯度，∴水分移动

干燥过程可分为四个阶段：

1、升速阶段

短时间内，坯体表面被加热到等于干燥介质湿球温度的温度，水分蒸发速度很快增大，到A点后，坯体吸收的热量和蒸发水分耗去的热量相等。时间短，排除水量不大。

2、等速干燥阶段

坯体表面蒸发的水分由内部向坯体表面源不断补充，坯体表面总是保持湿润。

干燥速度不变，坯体表面温度保持不变，水分自由蒸发。到B点后，坯体内部水分扩散速度开始小于表面蒸发速度，坯体水分不能全部润湿表面，开始降速阶段，体积收缩不大

B——临界水分点

3、降速干燥阶段

表面停止收缩，继续干燥仅增加坯体内部孔隙干燥速度下降，热能消耗下降，坯体表面温度提高。

4、平衡阶段坯体表面水分达到平衡水分时，干燥速度为0 干燥最终水分取决与干燥介质的温度和湿度

干燥速度取决与内部扩散速度和表面汽化速度两个过程

最终含水率的影响因素

最终含水率与周围介质的温度、相对湿度和坯料组成有关。

最终含水率过高，则坯体强度不够，降低窑炉效率，过低则在干燥后坯体会在大气中吸湿，或在施釉过程中急剧吸水，造成坯体表面膨胀，是施釉后开裂的主要原因之一。

3.3干燥制度的制定

干燥制度——达到一定的干燥速度，各个干燥阶段

应选用的干燥参数。最佳干燥制度——最短时间内获得无干燥缺陷的生坯的制度。

3.3.1 影响干燥速度的因素

1、影响内扩散的因素内因：含水率，生坯组成，结构等

水分降低，收缩降低，内扩散速度提高引入阳离子可提高内扩散速度，保证一定的强度

外因：温度温度提高，毛细管表面张力下降，内扩散速度提高。应保证温度梯度、湿度梯度一致。

2、影响外扩散的因素

干燥介质及生坯表面蒸汽分压干燥介质及生坯表面温度干燥介质的流速和方向

及生坯表面粘滞气膜的厚度

热量的供给方式等

3、其他影响因素坯体形状、尺寸，干燥器的结构类型。

3.3.2确定干燥介质参数的依据

调节干燥介质温度、湿度，空气的流速，流量

1 、干燥介质的温度坯体含水量高，形状复杂→温度内外不均匀，存在

温度梯度，产生热应力，造成干燥缺陷, 因此干燥温度不应过高

坯体含水量低，形状简单，薄壁——快速干燥温度提高，热效率下降。

链式干燥与干燥介质温度40-60℃快速干燥>100℃

2、干燥介质的湿度

第一阶段：高湿低温预热坯体40℃第二阶段：温度不太高相对湿度不过低不再收缩为止最终阶段：高温低湿（15%）

3、干燥介质的流速流量外扩散：空气的流速，流量，温度不宜很高，可加大空气的流速和流量高速均匀的热风可使干燥速度提高

回顾：

1. 干燥的定义？干燥是排除哪种水？

2. 干燥过程分为哪几个阶段？

3. 干燥过程既是什么过程，又是什么过程？

3.4干燥方法及设备

干燥方法：自然干燥、人工干燥

人工干燥：热空气干燥、工频电干燥、直流电干燥、辐射干燥、综合干燥等

自然对流干燥

以空气(大气)作为干燥介质，由于空气密度不同而引起对流，进行干燥。多用于泥料和成型后湿坯的干燥。

烘干房

利用热风干燥乡镇陶瓷厂、个体户企业

1、热空气干燥

利用热空气对流传热作用，干燥介质（热空气）将热量传给坯体（或泥浆），使坯体的水分蒸发而干燥的方法。

设备简单，热源易于获得，温度和流速易于控制调节，若采用高速定位热空气喷射，还可进行快速干燥。

热空气的来源一般是利用隧道窑余热，也可用锅炉产生的水蒸汽或燃烧室产生的烟气将冷空气加热到预定的温度。室式干燥、隧道式干燥、链式干燥、喷雾干燥、热泵干燥等。

三种基本工艺制度及其特征与适应对象

1．低湿高温干燥

整过程保持低湿高温，坯体水分蒸发快，坯体传热慢，内外温差大，易产生缺陷；只适应小件、薄壁和收缩小坯体。

2．低湿逐渐升温干燥始终保持较低湿，并渐升温，内外温差不大，干速较慢，较安全，缺陷少；适应广，大件、厚壁坯。

3．控制湿度干燥初期高湿，以传热，均匀加热后，适当降湿度，内外温一致内外扩散顺利，干燥较快，可避免变形和开裂。湿度不能太低。

理想安全方法，特适合大而厚坯体。