无机非金属课件：第十一章　干燥.ppt

1、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。第十一章干燥第十一章干燥为什么要干燥？ 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 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。物理化学结合水（吸附水）：附着于颗粒表面，其数

2、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。11.1干燥机理11.1.1物料中水分类型传质传热过程 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）。 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，

3、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。11.1.2干燥过程 加热阶段 等速干燥阶段 降速干燥阶段 平衡阶段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。 坯料的性质 坯体形状、大小和厚度 坯体温度 干燥介质的性质 热扩散与湿扩散的方向u外扩散速率外扩散速率：这常决定于干燥介质的温度、湿：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

4、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），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。流速越快（边界层应越薄），外扩散速度越大。u内扩散速率内扩散速率：湿扩散（由浓差决定）与热扩散：湿扩散（由浓差决定）与热扩散（由温差控制）。（由温差控制）。11.1.3影响干燥速度的因素影响干燥速度的因素影响内扩散速率的因素u干燥方法干燥方法：若水分梯度与温度梯度和热扩散方：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向相同，水分移动速度将是湿扩散速度加上热扩散速度。扩散速度。u坯料性质坯料性质：瘠性料越

5、多，颗粒越粗，毛细管也：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。愈大，水分的扩散速度也愈大。u坯体温度坯体温度：坯体温度高，水的粘度小。：坯体温度高，水的粘度小。u坯体表面的致密度坯体表面的致密度：外扩散过快时，往往造成：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。散的阻力，降低了干燥速度。影响外扩散速率的因素u气体介质及坯体表面的蒸汽分压；气体介质及坯体表面的蒸汽分压；u气体介质及坯体表面粘滞气膜的厚度、能量的气体介质及坯体表面粘滞气膜的厚度、能量的供给方式等；供给方式等；u通常以增加气体介

6、质的流速，改变气体介质的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。质的分压，增加能量的输入来提高外扩散速度。11.2干燥方法 外热源法： 对流干燥 远红外干燥 对流-远红外干燥 内热源法 工频电干燥 微波干燥11.3干燥缺陷及原因分析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

7、就停止了。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。干燥过程中坯体的收缩与开裂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。干燥过程中坯体的收缩与开裂除了干燥速度外，引起不一致收缩的原因：u 坯体不同部位，由于厚薄不匀，受热先后不同等因素，水分排出的速度不同；u 干燥前坯体的水分分布不均匀或含水量太大；u 成型中颗粒的定向排列，或坯料混合不均匀造成粘性物质

8、分布不均匀，颗粒分布不均匀；u 坯件与托板接触部位，坯体收缩受到托板的机械抑制作用；干燥过程中坯体的收缩与开裂u 坯体形式设计不合理，在厚薄变换处，孔洞部位，形状改变部位，凹凸不平部位等产生应力集中；u 成型、修坯过程中各部位受力不均匀，存在密度差或残留应力；u 阳离子的种类影响收缩率的大小。v 因此，在选择干燥方法和制订干燥制度时，须根据坯料特性、成型工艺、制品大小、形状厚度、干燥设备等因素，给予综合考虑。11.3.1干燥缺陷产生原因1.原料制备方面塑性粘土用量太多或太少；原料颗粒大小相差过大；坯体含水量过多或分布不均匀。2.成型方面成型时坯体各部位紧密程度不同；成型时产生的应力未能消除；石

9、膏模构造有缺点，模型过干或各部位干湿程度不一致。3.干燥方面干燥速度过快，坯体表面收缩过大干燥时受热不均匀。11.3.2解决措施 P140干燥器干燥器 转筒干燥器转筒干燥器 气流干燥器气流干燥器 喷雾干燥器喷雾干燥器 流化干燥器流化干燥器 盘架式干燥器盘架式干燥器 图4Filtermat喷雾干燥器图3真空滚筒干燥机(1)单滚筒式(2)双滚筒式1-滚筒2-加料口3-通冷凝真空系统4-卸料阀5-贮料槽图2真空带式干燥机1-原料罐2-输送泵3-干燥器4-排气装置5-冷凝器6-油环泵7-水环泵8-蒸气喷射泵9-成品罐10-自动排出装置图1双锥回转真空干燥机1-真空管2-真空端轴3-轴承4-夹套5-筒体6-过滤网壳7-加热端轴8-传动轮9-密封盒10-电机箱式干燥器喷雾干燥器喷雾干燥器气流干燥器 流化床干燥器流化床干燥器 转筒干燥器转筒干燥器非对流式干燥器（1）耙式真空干燥器 （2）红外线干燥器）红外线干燥器 （3）冷冻干燥器