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1、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
2、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），
3、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
4、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
5、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
6、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 1002、干燥介质的湿度第一阶段：
7、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
8、业1、热空气干燥v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。v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。v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
9、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。2、室式干燥将湿坯放在设有坯架和加热设备的干燥室 中进行干燥。特点：干燥缓和，间歇式操作，对不同类型 的坯体可采用不同的干燥制度。但热效低， 周期长，干燥效果不易控制，人工运输的破 损率较高。加热干燥介质的方法：地坑、暖气、热风等。对小型薄壁日用瓷坯可采用高温低湿热空气进行干燥，但对大型厚壁坯应采用低温高湿法使坯体均匀受热升温，避免由于内外收缩不均，导致破裂。3、隧道干燥坯体受热均匀，不易开裂，热利用率高，生产效率
10、高，便于调节控制，干燥效果稳定。注意：应避免干燥介质气体的出口温度过低以 致水汽冷凝在已干燥的坯体表面造成制品缺陷。进口处的湿坯温度一定要高于气体出口处 的气体温度。占地面积大，干燥速度较慢，热量有损失。链式干燥将湿坯放置在挠性牵引机构的吊篮上或利用链条运载坯体在弯曲的轨链道上传送进行干燥。对于日用瓷，可按照成型湿坯干燥定位脱模再干燥修坯再干燥的工艺进行合理设计，借助挠性牵引机构形成自动或半自动化的成型-干燥工艺流水线。与国外比较，国内热风链式干燥机的缺点：v干燥效率不高。国内干燥机每蒸发1kg水所消耗的热 量为753112552kJ，而国际水平为41845858kJ。v国内干燥所需时间为45
11、240min，所需模型数5001200个，而国外为1020min，模型数7080个。v占地面积大，消耗钢材多（一台干燥机所需钢材约1830t），购进一台干燥机需投资1625万元。v隧道窑冷却带提高的热量不足以满足坯体干燥所需 的热量，还需蒸汽补充，增加了成本。辊道传送式干燥1984年开始使用，主要干燥墙地砖坯体。与辊底窑合为一体，上层辊道煅烧产品， 下层辊道干燥坯体。坯体均匀干燥，干燥效率高，能实现快 速干燥。干燥周期为2040min，干燥温度120160。喷雾干燥器：喷雾干燥塔、供浆系统、热风系统、除尘系统、控制系统等静压成型热泵干燥：节约能源，热泵干燥系统的外 形和容积没有任何限制，脱水器
12、可随干燥 器形状的变化而变化，比较灵活。脉冲干燥：干燥墙地砖物料。将干燥坯体两端加上电压，通过交变电流，湿坯相当于电阻并联在电路中，电流通过时，坯体内部产生热量，使水分蒸发而干燥。属内热式干燥法，加快水分内 扩散的速度而干燥坯体。将生坯放在直流电场中，使其在电场力作用下，按特定的方向析出水分，从而改变坯体内水分的分布情况，产生较好的干燥效果。这种干燥与热效应关系不大，因 为湿坯通上直流电后，水分立即从负 极析出，并排出坯体外。由于坯体中存在溶解于水的正离子（K，Na，Ca2，H3O，etc），在外电场作用下，正离子带动水分子向负极移动，从而使水分析出。随着时间增加，脱水速率逐渐下降。直流电干燥
13、的优缺点：水分以液体形式排出，坯体内水分分布均 匀，因此，内应力很少。对于形状复杂的制品，不会出现变形开裂。干燥时间短，干燥速度快。只能除去大部分水，不能完全干燥。所以， 与其它方法合用。4、辐射干燥由热源直接将电磁波辐射到湿坯上，并转化为热能，将坯体干燥。辐射器可用电加热（如红外灯泡 或镍铬发热体），也可采用金属或陶 瓷辐射器，它们被加热至800850 后便发射红外光谱。辐射干燥不需要任何干燥介质，被干燥的物质吸收由热源直接辐射来的电磁波(光)，再次转变为热能进行干燥。因此，热在传递过程中无损失或者极少损耗。辐射干燥时的干燥速度可以按下式计算：一般干燥 过程：食品首先外部受热干燥，然后向内部
14、传递。而热量传递 与水分扩散传递的方向相反。 结果：热量向内层传递愈来愈慢，水分向外层传递也愈来愈慢。微波加热 过程：内部加热。物品的最内层首先干燥，最内层水分蒸发迁 移至次内层、外层。 结果：水分由内层向外层的迁移速度很快，即干燥速度比一般 的干燥速度快很多特别是在物料的后续干燥阶段。特点：(1)加热速度快微波加热是内部加热，不靠热传导的作用，因此可以令物体内部温度迅速提高，所需加热时间短。一 般只需常规方法的110一1l00的时间就可完成整个加 热过程。(2)加热均匀性好微波加热是内部加热，容易达到均匀加热 的目的，避免了表面硬化及不均匀等现象的发生。(3)加热易于瞬时控制微波加热的热惯性小，可以立即发热 和升温，易于控制，有利于配制自动化流水线。(4) 选择性吸收微波吸收与物质的介电系数有关，水的介电系数 高，这有利于水分的蒸发。干物质吸收的微波能 少，温度低，不过热，而且加热时间又短，因此 能够保持食品的色、香、味等。(5) 加热效率高 由于加热作用始自加工物料本身，基本上不辐射 散热，所以热效率高，热效率可达到80。辐射干燥的优点：能保证坯体清洁；设备结构简单，易于实现自动化控制；干燥速度较快；干燥较均匀，很少发生变形和开裂；由于干燥时间缩短，还可节约石膏模。远红外干燥的特点：干燥速度快。辐射与干燥几乎同时开始，无 明显的预热阶段，因此效率很高节约能源。虽然单位时间能耗
