2020/7/31
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。
内扩散速率：湿扩散（由浓差决定）与热内扩散速率的因素
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
干燥过程中坯体的收缩与开裂
• 若坯体干燥过快或不均匀，内外层或各部 位由于收缩不一致而产生内应力－－收缩 应力；
• 当收缩应力超过塑性状态坯体的屈服值时 ，坯体发生变形；
• 当收缩应力超过塑性状态坯体的破裂点或 超过弹性状态坯体的强度值时，坯体就会 开裂。
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干燥过程中坯体的收缩与开裂
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。
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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，改变气体介质的
流动方向和坯体表面的角度，降低周围环境介 质的分压，增加能量的输入来提高外扩散速度。
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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
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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。
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坯体中的水的类型
• 自由水（机械水游离水）：分布在颗粒之间和毛细 管中，结合松驰，较易排除。
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干燥过程中坯体的收缩与开裂
• 干燥速度的增加应以保证坯体不变形、 不开裂为前提。
• 坯体在干燥过程中，随着自由水的排出 ，被水膜隔离开的颗粒逐惭相互靠近， 坯体不断产生收缩，当坯体中颗粒之间 直接接触，产生摩擦，且颗粒之间的摩 擦力大于毛细管中水的表面张力时，收 缩就停止了。
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• 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。
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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。
• 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 。
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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。
第6章 坯体的干燥
本部分讲授内容 • 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
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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。
• 为了防止变形或开裂，既要调整坯料，降 低收缩率，更要特别注意坯体在收缩阶段 （等速干燥阶段）的干燥制度。
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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、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。
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。
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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；
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。
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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）。
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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。
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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。