坯體的干燥docx

1、坯體的干燥本部分講授內(nèi)容3.1概述3.2干燥過程3.3干燥制度的制定3.4干燥方法及設(shè)備3.5干燥缺陷的產(chǎn)生及排除3.1概述干燥定義使含水物料（如濕坯、原料、泥漿等）中的液體水汽化而排除的過程，稱為干燥。完成干燥過程的機械設(shè)備，稱干燥器。 一般：人們把采用熱物理方法去濕的過程稱為“干燥”。其特征是采用加熱、降溫、減壓或其它能量傳遞的方式使物料中的濕分產(chǎn)生揮發(fā)、冷凝、升華等相變過程與物體分離以達到 去濕目的。傳統(tǒng)工業(yè)的干燥技術(shù)有：廂式干燥、隧道干燥、轉(zhuǎn)筒干燥、轉(zhuǎn)鼓干燥、帶式干燥、盤式干燥、漿葉式干燥、流 化床干燥、噴動床干燥、噴霧干燥、氣流干燥、真空冷凍 干燥、太陽能干燥、微波干燥和高頻干燥、紅

2、外熱輻射干 燥等。近年來的新型干燥技術(shù)：脈沖干燥、對撞干燥、沖擊 穿透干燥、聲波場干燥、超臨界流體干燥、過熱蒸汽干燥、 接觸吸附干燥等。為什么要干燥？對于陶瓷坯體而言，干燥的主要目的在于：提高生坯強度，便于后續(xù)工藝的進行；提高釉漿的吸附能力；使坯體具有較小的入窯水分，提高燒成速度，減少能耗； 提高產(chǎn)品的質(zhì)量。知識延伸：干燥的地位與作用；干燥利于產(chǎn)品的儲藏、運輸和使用；干燥利于提高產(chǎn)品的質(zhì)量和價值、減輕勞動強度、 降低成本和能源消耗；發(fā)達國家的干燥的能耗占工業(yè)能耗的14%，有些行 業(yè)的干燥能耗甚至占到生產(chǎn)總耗能的35%；我國2001年干燥設(shè)備制造業(yè)創(chuàng)17億元的產(chǎn)值（相當(dāng) 于1986年的24倍），

3、出口總值達2000萬元人民幣。干燥技術(shù)坯體中水的類型一定干燥條件下，物料中 的水分按能否除，可分為自由水 分和平衡水分。干燥過程中可除去部分稱 為自由水分。物料中的水分是自由水與 平衡水之和。傳質(zhì)傳熱過程干燥過程既是傳熱過程，又是傳質(zhì)過程。 傳熱過程：通過物料表面將熱傳給物料，再以傳導(dǎo)的方式向內(nèi)部傳送，物料表面水分獲得熱量后汽化。傳質(zhì)過程：物料表面的水蒸氣向干燥介質(zhì)中移動的氣相傳 質(zhì)（外擴散過程）；內(nèi)部水向表面擴散的內(nèi)部傳質(zhì)（內(nèi)擴散過 程）。3.2干燥過程外擴散表面蒸發(fā)。內(nèi)擴散表面水分蒸發(fā)后，坯體內(nèi)部的水分移動分為濕傳導(dǎo)和熱濕傳導(dǎo)。濕傳導(dǎo)水分梯度，水分移動熱濕傳導(dǎo)溫度梯度，水分移動干燥過程可分

4、為四個階段：1、升速階段短時間內(nèi)，坯體表面被加熱到等于干燥介質(zhì)濕球溫度的溫度，水分蒸發(fā)速度很快增大，到A點后，坯體吸收的熱量和蒸發(fā)水分耗去的熱量相等。時間短，排除水量不大。2、等速干燥階段坯體表面蒸發(fā)的水分由內(nèi)部向坯體表面源不斷補充，坯體表面總是保持濕潤。干燥速度不變，坯體表面溫度保持不變，水分自由蒸發(fā)。到B點后，坯體內(nèi)部水分擴散速度開始小于表面蒸發(fā)速度，坯體水分不能全部潤濕表面，開始降速階段，體積收縮不大B臨界水分點3、降速干燥階段表面停止收縮，繼續(xù)干燥僅增加坯體內(nèi)部孔隙 干燥速度下降，熱能消耗下降，坯體表面溫度提高。4、平衡階段 坯體表面水分達到平衡水分時，干燥速度為0 干燥最終水分取決與

5、干燥介質(zhì)的溫度和濕度干燥速度取決與內(nèi)部擴散速度和表面汽化速度兩個過程最終含水率的影響因素最終含水率與周圍介質(zhì)的溫度、相對濕度和坯料組成有關(guān)。最終含水率過高，則坯體強度不夠，降低窯爐 效率，過低則在干燥后坯體會在大氣中吸濕，或在 施釉過程中急劇吸水，造成坯體表面膨脹，是施釉 后開裂的主要原因之一。3.3干燥制度的制定干燥制度達到一定的干燥速度，各個干燥階段應(yīng)選用的干燥參數(shù)。 最佳干燥制度最短時間內(nèi)獲得無干燥缺陷的生 坯的制度。3.3.1 影響干燥速度的因素1、影響內(nèi)擴散的因素 內(nèi)因：含水率，生坯組成，結(jié)構(gòu)等水分降低，收縮降低，內(nèi)擴散速度提高 引入陽離子可提高內(nèi)擴散速度，保證一定的強度外因：溫度

6、溫度提高，毛細管表面張力下降，內(nèi)擴散速度提 高。應(yīng)保證溫度梯度、濕度梯度一致。2、影響外擴散的因素干燥介質(zhì)及生坯表面蒸汽分壓 干燥介質(zhì)及生坯表面溫度 干燥介質(zhì)的流速和方向及生坯表面粘滯氣膜的厚度熱量的供給方式等3、其他影響因素 坯體形狀、尺寸，干燥器的結(jié)構(gòu)類型。3.3.2確定干燥介質(zhì)參數(shù)的依據(jù)調(diào)節(jié)干燥介質(zhì)溫度、濕度，空氣的流速，流量1 、干燥介質(zhì)的溫度 坯體含水量高，形狀復(fù)雜溫度內(nèi)外不均勻，存在溫度梯度，產(chǎn)生熱應(yīng)力，造成干燥缺陷, 因此干燥溫度不 應(yīng)過高坯體含水量低， 形狀簡單，薄壁快速干燥 溫度提高，熱效率下降。鏈?zhǔn)礁稍锱c干燥介質(zhì)溫度 40-60 快速干燥 >1002、干燥介質(zhì)的濕度第

7、一階段：高濕低溫預(yù)熱坯體40 第二階段：溫度不太高相對濕度不過低不再收縮為止 最終階段：高溫低濕（15%）3、干燥介質(zhì)的流速流量 外擴散：空氣的流速，流量，溫度不宜很高，可加大空氣的流速和流量 高速均勻的熱風(fēng)可使干燥速度提高回顧：1. 干燥的定義？干燥是排除哪種水？2. 干燥過程分為哪幾個階段？3.干燥過程既是什么過程，又是什么過程？3.4干燥方法及設(shè)備干燥方法：自然干燥、人工干燥人工干燥：熱空氣干燥 、工頻電干燥、 直流電干燥 、輻射干燥 、綜合干燥等自然對流干燥以空氣(大氣)作為干燥介質(zhì)，由于空氣密度不同而引起對流，進行干燥。 多用于泥料和成型后濕坯的干燥。烘干房利用熱風(fēng)干燥 鄉(xiāng)鎮(zhèn)陶瓷廠、

8、個體戶企業(yè)1、熱空氣干燥v利用熱空氣對流傳熱作用，干燥介質(zhì)（熱空氣）將熱量傳給坯體（或泥漿），使坯體的水分蒸發(fā)而干燥的方法。v設(shè)備簡單，熱源易于獲得，溫度和流速易于控制調(diào)節(jié)，若采用高速定位熱空氣噴射，還可進行快速干燥。v熱空氣的來源一般是利用隧道窯余熱，也可用鍋爐產(chǎn)生的水蒸汽或燃燒室產(chǎn)生的煙氣將冷空氣加熱到預(yù)定的溫度。室式干燥、隧道式干燥、鏈?zhǔn)礁稍铩婌F干燥、熱泵干燥等。三種基本工藝制度及其特征與適應(yīng)對象1低濕高溫干燥整過程保持低濕高溫，坯體水分蒸發(fā)快，坯體傳熱慢，內(nèi) 外溫差大，易產(chǎn)生缺陷；只適應(yīng)小件、薄壁和收縮小坯體。2低濕逐漸升溫干燥 始終保持較低濕，并漸升溫，內(nèi)外溫差不大，干速較慢，較安

9、全，缺陷少；適應(yīng)廣，大件、厚壁坯。3控制濕度干燥 初期高濕，以傳熱，均勻加熱后，適當(dāng)降濕度，內(nèi)外溫一致內(nèi)外擴散順利，干燥較快，可避免變形和開裂。濕度不能太低。理想安全方法，特適合大而厚坯體。2、室式干燥將濕坯放在設(shè)有坯架和加熱設(shè)備的干燥室 中進行干燥。特點：干燥緩和，間歇式操作，對不同類型 的坯體可采用不同的干燥制度。但熱效低， 周期長，干燥效果不易控制，人工運輸?shù)钠?損率較高。加熱干燥介質(zhì)的方法：地坑、暖氣、熱風(fēng)等。對小型薄壁日用瓷坯可采用高溫低濕熱空氣進行干燥，但對大型厚壁坯應(yīng)采用低溫高濕法使坯體均勻受熱升溫，避免由于內(nèi)外收縮不均，導(dǎo)致破裂。3、隧道干燥坯體受熱均勻，不易開裂，熱利用率高，

10、生產(chǎn)效率高，便于調(diào)節(jié)控制，干燥效果穩(wěn)定。注意：應(yīng)避免干燥介質(zhì)氣體的出口溫度過低以 致水汽冷凝在已干燥的坯體表面造成制品缺陷。進口處的濕坯溫度一定要高于氣體出口處 的氣體溫度。占地面積大，干燥速度較慢，熱量有損失。鏈?zhǔn)礁稍飳衽鞣胖迷趽闲誀恳龣C構(gòu)的吊籃上或利用鏈條運載坯體在彎曲的軌鏈道上傳送進行干燥。對于日用瓷，可按照成型濕坯干燥定位脫模再干燥修坯再干燥的工藝進行合理設(shè)計，借助撓性牽引機構(gòu)形成自動或半自動化的成型-干燥工藝流水線。與國外比較，國內(nèi)熱風(fēng)鏈?zhǔn)礁稍餀C的缺點：v干燥效率不高。國內(nèi)干燥機每蒸發(fā)1kg水所消耗的熱 量為753112552kJ，而國際水平為41845858kJ。v國內(nèi)干燥所需時

11、間為45240min，所需模型數(shù)5001200個，而國外為1020min，模型數(shù)7080個。v占地面積大，消耗鋼材多（一臺干燥機所需鋼材約1830t），購進一臺干燥機需投資1625萬元。v隧道窯冷卻帶提高的熱量不足以滿足坯體干燥所需 的熱量，還需蒸汽補充，增加了成本。輥道傳送式干燥1984年開始使用，主要干燥墻地磚坯體。與輥底窯合為一體，上層輥道煅燒產(chǎn)品， 下層輥道干燥坯體。坯體均勻干燥，干燥效率高，能實現(xiàn)快 速干燥。干燥周期為2040min，干燥溫度120160。噴霧干燥器：噴霧干燥塔、供漿系統(tǒng)、熱風(fēng)系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等靜壓成型熱泵干燥：節(jié)約能源，熱泵干燥系統(tǒng)的外 形和容積沒有任何限制

12、，脫水器可隨干燥 器形狀的變化而變化，比較靈活。脈沖干燥：干燥墻地磚物料。將干燥坯體兩端加上電壓，通過交變電流，濕坯相當(dāng)于電阻并聯(lián)在電路中，電流通過時，坯體內(nèi)部產(chǎn)生熱量，使水分蒸發(fā)而干燥。屬內(nèi)熱式干燥法，加快水分內(nèi) 擴散的速度而干燥坯體。將生坯放在直流電場中，使其在電場力作用下，按特定的方向析出水分，從而改變坯體內(nèi)水分的分布情況，產(chǎn)生較好的干燥效果。這種干燥與熱效應(yīng)關(guān)系不大，因 為濕坯通上直流電后，水分立即從負 極析出，并排出坯體外。由于坯體中存在溶解于水的正離子（K，Na，Ca2，H3O，etc），在外電場作用下，正離子帶動水分子向負極移動，從而使水分析出。隨著時間增加，脫水速率逐漸下降。直

13、流電干燥的優(yōu)缺點：水分以液體形式排出，坯體內(nèi)水分分布均 勻，因此，內(nèi)應(yīng)力很少。對于形狀復(fù)雜的制品，不會出現(xiàn)變形開裂。干燥時間短，干燥速度快。只能除去大部分水，不能完全干燥。所以， 與其它方法合用。4、輻射干燥由熱源直接將電磁波輻射到濕坯上，并轉(zhuǎn)化為熱能，將坯體干燥。輻射器可用電加熱（如紅外燈泡 或鎳鉻發(fā)熱體），也可采用金屬或陶 瓷輻射器，它們被加熱至800850 后便發(fā)射紅外光譜。輻射干燥不需要任何干燥介質(zhì)，被干燥的物質(zhì)吸收由熱源直接輻射來的電磁波(光)，再次轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苓M行干燥。因此，熱在傳遞過程中無損失或者極少損耗。輻射干燥時的干燥速度可以按下式計算：一般干燥Ø 過程：食品首先外部

14、受熱干燥，然后向內(nèi)部傳遞。而熱量傳遞 與水分擴散傳遞的方向相反。Ø 結(jié)果：熱量向內(nèi)層傳遞愈來愈慢，水分向外層傳遞也愈來愈慢。微波加熱Ø 過程：內(nèi)部加熱。物品的最內(nèi)層首先干燥，最內(nèi)層水分蒸發(fā)遷 移至次內(nèi)層、外層。Ø 結(jié)果：水分由內(nèi)層向外層的遷移速度很快，即干燥速度比一般 的干燥速度快很多特別是在物料的后續(xù)干燥階段。特點：(1)加熱速度快微波加熱是內(nèi)部加熱，不靠熱傳導(dǎo)的作用，因此可以令物體內(nèi)部溫度迅速提高，所需加熱時間短。一 般只需常規(guī)方法的110一1l00的時間就可完成整個加 熱過程。(2)加熱均勻性好微波加熱是內(nèi)部加熱，容易達到均勻加熱 的目的，避免了表面硬化及不

15、均勻等現(xiàn)象的發(fā)生。(3)加熱易于瞬時控制微波加熱的熱慣性小，可以立即發(fā)熱 和升溫，易于控制，有利于配制自動化流水線。(4) 選擇性吸收微波吸收與物質(zhì)的介電系數(shù)有關(guān)，水的介電系數(shù) 高，這有利于水分的蒸發(fā)。干物質(zhì)吸收的微波能 少，溫度低，不過熱，而且加熱時間又短，因此 能夠保持食品的色、香、味等。(5) 加熱效率高 由于加熱作用始自加工物料本身，基本上不輻射 散熱，所以熱效率高，熱效率可達到80。輻射干燥的優(yōu)點：Ø能保證坯體清潔；Ø設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)自動化控制；Ø干燥速度較快；Ø干燥較均勻，很少發(fā)生變形和開裂；Ø由于干燥時間縮短，還可節(jié)約石膏模

16、。遠紅外干燥的特點：干燥速度快。輻射與干燥幾乎同時開始，無 明顯的預(yù)熱階段，因此效率很高節(jié)約能源。雖然單位時間能耗較大，但單位 坯體所需能耗較小。設(shè)備小巧，造價低，占地面積小，費用低。 干燥效果好。熱、濕傳導(dǎo)方向一致，坯體受熱均勻，不易產(chǎn)生干燥缺陷。根據(jù)坯體的不同干燥階段的特點，將幾種干燥方法綜合起來，取長補 短，達到事半功倍的效果。綜合干燥是一種強化干燥方法， 生坯快速干燥而不致出現(xiàn)干燥缺陷。輻射干燥和熱空氣對流干燥相結(jié)合電熱干燥與紅外干燥、 熱風(fēng)干燥相結(jié)合熱風(fēng)干燥，坯體表面與地面的干燥溫差大，水分蒸發(fā)不均，表面易形成微裂紋，且翹曲變形大，產(chǎn)品合格率降低；微波干燥坯體表面也易形成微裂紋。兩者

17、干燥時間都很長。陶瓷干燥新工藝日本發(fā)明了一種陶瓷干燥新工藝，該工藝?yán)谜羝c電介質(zhì) 加熱相結(jié)合的技術(shù)，也就是將坯體置于干燥箱內(nèi)密閉，在電介質(zhì) 加熱的同時，供入飽和蒸汽，待內(nèi)部加熱一定時間后，停止供入 飽和蒸汽，緩慢減壓，達到所定真空度，并保持在該真空狀態(tài)下 干燥，因此可有效調(diào)節(jié)水分由坯體內(nèi)部遷移至表面蒸發(fā)的速度， 大幅度縮短干燥時間，而且坯體水分蒸發(fā)程度均一，表面不會出 現(xiàn)微裂紋，翹曲變形也小，產(chǎn)品合格率提高，有利于確保產(chǎn)品質(zhì)3.4.3綜合干燥大型注漿坯：電熱干燥與遠紅外線干燥日用瓷：紅外線與對流干燥結(jié)合，交替進行加速內(nèi)擴散和外擴散3.5干燥缺陷的產(chǎn)生及排除高于臨界含水率的生坯干燥時，收縮必不

18、可免。收縮不均則使生坯變形，應(yīng)力過大 則會使生坯開裂。3.5.1 引起坯體內(nèi)部干燥不均、應(yīng)力集中或應(yīng)力分布不均一的內(nèi)部因素1、坯體配方中塑性粘土含量不當(dāng)(過多或不足)；泥料 顆粒級配不合理，混合不均勻。2、坯體含水量過高，或水份分布不均一。3、練泥或成型時所形成的坯體內(nèi)顆粒定向排列引起干 燥收縮不均衡。4、成型時受壓不均勻，坯體各部位密實程度不一致， 導(dǎo)致坯體各部位的收縮率也不致。5、練泥或成型時坯體內(nèi)所產(chǎn)生的應(yīng)力未能完全消除，在干燥中釋放出來引起變形。6、泥料在練泥機處理中已發(fā)生層裂，在成型中 未能得到合理的處理及予以消除，因而在坯體 干燥中發(fā)生開裂。7、器形設(shè)計不合理，結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，坯體壁厚 薄不均一，易引起干燥不均勻。3.5.2干燥處理不當(dāng)l、干燥制度控制不當(dāng)，干操速度過快。在干燥 初期坯體尚處在可塑狀態(tài)時，內(nèi)部過大的應(yīng)力使 坯體發(fā)生扭曲變形；如表面已硬化，則因收縮過 大，應(yīng)力集中而開裂。2、坯體放置不平或放置方法不妥，在干燥過程 中由于自身重力作用引起變形。例如坯體與托板 之間的摩擦阻力過大，則會阻礙坯體的自由收縮； 當(dāng)摩擦阻力大于坯體本身抗張強度時，發(fā)生開裂。3、坯體各部位干燥不均。在干燥器內(nèi)如干燥熱氣流只向一個方向流動，或干燥器內(nèi)溫度不均勻，或石膏模各部份吸水