第四节-干燥技术分析.ppt

蔡 艳 芝 西安建筑科技高校材料与矿资学院材料科学所电话
第四节 干燥技术
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所谓干燥过程就是固体物料受热后，蒸发出全部水分的过程。坯体在干燥过程中，随着水分的解除要发生收缩，在收缩过程中若处理不当就会量后，水分马上蒸发，引起坯体内外水分浓度不一样。水分将从内部不断地扩散到表面，再由表面对外界大气中蒸发而达到干燥的作用。在此阶段由于升温时间很短，排出的水分也不多。

②等速干燥阶段
此阶段是物料在干燥过程中速率恒定的阶段。在此阶段，坯体表面蒸发掉的水分，由坯体内部向表面补充，坯体表面总保持潮湿状态。这样，每小时每平方米表面蒸发的水分是相等的。这期间的干燥速度保持不变，坯体表面温度不变，水分等速削减。
干燥速度(蒸发速度)与坯体的水分多少无关，与坯体表面和四周介质的水蒸气浓度差、分压差或温度差有关，其差值愈大，则干燥速度愈快。另外，干燥速度还与坯体表面的空气流淌速度有关。
在等速干燥阶段，坯体产生明显的收缩。在此阶段须保持干燥速度恒定，不宜过快，否则，坯体表面蒸发过快，会引起表面过早产生较大的收缩形成“硬壳”，阻碍坯体内部水分的接着扩散，产生干燥应力隐患，产生变形、开裂等干燥缺陷。

③减(降)速干燥阶段
此阶段尾物料在干燥过程中干燥速率不断下降的阶段。当物料内部水分向表面扩散的速度小于物料表面水分汽化速率时，干燥速率下降，当表面变干后，表面温度上升，热量向内部传递，蒸发表面就渐渐内移，由于水分削减，内扩散阻力显著增加，故后期的干燥速率大幅度下降。在此阶段中，干燥速率主要由物料结构、厚度等来确定。并且蒸发速度和热能的消耗大为降低，坯体表面温度渐渐上升。

④平衡阶段
当坯体干燥到表面水分达到平衡水分时，干燥速度为零。平衡水分是指坯体在确定温度和湿度的环境中，通过散湿或吸湿、达到与四周环境平衡时的水分。平衡水分的多少是依据坯体的性质和四周介质的温度与湿度的不同而不同，此时坯体中的水分也叫干燥最终水分。坯体的干燥最终水分一般说来不应低于贮存时的平衡水分，否则干燥后将再吸取水分又达到平衡水分。在平衡阶段，温度不变，收缩停止，气孔也不再增加。最终，坯体孔隙中的水分被干燥到只剩下平衡水．就达到了平衡阶段。

从以上四个阶段不难看出，在等速干燥中，由于坯体收缩最大，故干燥速度应缓慢进行，否则表面蒸发快，形成较大收缩，产生变形和开裂的干燥缺陷。在减速干燥阶段，坯体表而蒸发速度大干内部扩散速度，故干燥速度为扩散速度所限制，为加快干燥过程，可通过提高温度来加快扩散速度。 合理的干燥制度必需具备生产周期短和废品损失低这两个必要条件。要缩短生产周期就必需提高干燥速度。干燥速度是干燥过程中，单位时间、单位面积物体上所蒸发的水量，单位是kg／m2•h。生坯的干燥速度与干燥条件及坯体性质亲密相关。即与干燥介质的温度、湿度、流淌速度以及生坯的形态、组成、水分含量等有关。

干燥较薄的坯体，内部水分简洁扩散到表面层。因此其干燥速度丰要取决于水分由表面对四周介质的蒸发速度。为了快速干燥，可以提高干燥介质的温度、降低湿度。并加大流量以加速介质的流淌速度。对于大型壁厚的陶瓷坯体，由于生坯的导热性比较小，生坯加热时热量通常是从表面进入内层，故表面比内层热得快。同时水分蒸发过程中须要吸取大量的热，也会促使坯体内外各部受热不匀整，困而在坯体表面形成一层硬壳以致造成废品。

为了避开这种“干燥过急”的现象，必需保证坯体内外各部匀整地受热，并在坯体受热时，设法防止水分激烈地从表面蒸发掉。因此在干燥初期可以使湿度较大的热空气来预热生坯。即高湿低温干燥，使宅气不能夺去坯体表面的水分、而只是利用热空气来提高坯体的温度，但须留意，不能使水气凝合在生坯表面，引起坯体局部软化变形。待坯体内外各部被匀整地加热以后，即可降低空气的相对湿度，或将坯体移到湿度较低之处。这样可以避开生坯较大的破坏应力，然后接受高温低湿的空气，借以提高坯体的温度，提高干燥效率。

刚脱模的坯体强度和硬度都很低。为了避开由于振动引起的变形，往往放置一段时间，利用工作环境的温度自然阴干。待坯体具有确定的强度后再利用干燥设备进行干燥。实践证明对于一些坯料中水分较多的陶瓷坯件，接受阴干工艺是极为重要的。

没有被干燥的坯体可视为由连续的水膜包围着的固体颗粒所组成，颗粒被水膜相互分开。坯体在干燥过程中随着自由水的排出，颗粒起先靠近使坯体产生收缩。自由水不断地排出直至坯体中的各颗粒接近到相互接触后，坯体基本上就不再收缩了。坯体在收缩过程中排出的自由水可称为“收缩水”，解除“收缩水”的过程相当于