陶瓷工艺学--6坯体的干燥

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1、第6章坯体的干燥概述干燥原理干燥制度的制订常用的干燥方法干燥技术的应用及设备厂的管理本部分讲授内容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。干燥技术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、

2、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。干燥方法自然干燥法：将湿坯置于露天或室内的场地上，借助风吹和日晒的自然条件使物料得以干燥的办法。成本低，但干燥速度慢，产量低，劳动强度大，受气候影响大，难以适应大规模的工业生产。人工干燥法：也称机械干燥，将湿物料放在专门的设备中进行加热，使物料的水分蒸发而得以干燥。特征：干燥速度快，产量大，不受气候条件的限制，便于实现自动化，适合于工业生产。为什

3、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。坯体中的水的类型自由水（机械水游离水）：分布在

4、颗粒之间和毛细管中，结合松驰，较易排除。物理化学结合水（吸附水）：附着于颗粒表面，其数量与环境温度和湿度相关，并有一定的平衡关系，即随周围介质条件可逆性地变化。化学结合水：包含在矿物的分子结构中，结合牢固，排除时需要较大能量。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

5、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）。干燥方法与应用人工干燥方式的热源类型：外热源法：在物料的外部对物料表面加热，使物料受热，水分蒸发，而得以干燥。内热源法：将湿物料放在高频交变的电磁场中或微波场中，使物料本身的分子产生剧烈的热运动而发热，或使交变电流通过物料而产生热量，物料中水分蒸发，物料本身得以干燥。干燥过程的四个阶段加热阶段：物料表面被加热，温度升高，水分开始蒸发，干燥速度不断增加；等速干燥阶段：物料中非结合水排出，产生收缩。该阶段终了时，物料中所含

6、平均水分量称为临界水分，它是该阶段进入降速干燥阶段的转折点。干燥过程的四个阶段降速干燥阶段：主要排除吸附水，物料不再产生收缩，故只增加气孔。该阶段结束时，物料所含水分称为最终水分。平衡状态：当坯体水分达到最终含水量时，坯体水分与环境的交换呈平衡状态，此时，干燥速度为零，延长干燥时间仅仅是增加热能的消耗。干燥过程曲线图升速干燥坯体表面被加热，水分不断蒸发；等速干燥水分由坯体内部迁移到表面的内扩散速度与表面水分蒸发扩散到周围介质中去的外扩散速度相等；降速干燥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

7、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。影响干燥速率的因素外扩散速率：这常决定于干燥介质的温度、湿度和流态（流速的大小和方向）以及物料的性质。干燥介质的温度越高（相对湿度就越小），流速越快（边界层应越薄），外扩散速度越大。内扩散速率：湿扩散（由浓差决定）与热扩散（由温差控制）。影响内扩散速率的因素干燥方法：若水分梯度与温度梯度和热扩散方向相同，水分移动速度将是湿扩散速度加上热扩散速度。坯料性质：瘠性料越多，颗

8、粒越粗，毛细管也愈大，水分的扩散速度也愈大。坯体温度：坯体温度高，水的粘度小。坯体表面的致密度：外扩散过快时，往往造成表面收缩过大，使坯体表面致密，增加了湿扩散的阻力，降低了干燥速度。影响外扩散速率的因素气体介质及坯体表面的蒸汽分压；气体介质及坯体表面粘滞气膜的厚度、能量的供给方式等；通常以增加气体介质的流速，改变气