陶瓷工艺学6坯体的干燥培训资料
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第五章 陶瓷坯体干燥.
便于实现自动化，适合于工业规模的生产。
人工干燥的加热方式：
（1）外热源法；
（2）内热源法。
外热源法：是指在物料的外部对物料表面加热使物料受热，
蒸发水分，而得以干燥。外热源法的加热方式：
（a）对流加热;
（b）辐射加热;
（c）对流-辐射加热。
内热源法：是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发热或使交变电流通过物料 而产生热量，物料中水分蒸发，得以干燥。 微波干燥 红外干燥 电干燥 最为广泛的还是外热源法中的对流加热，加热物料的介质为 干燥介质，干燥介质通常是热空气或热烟气。
干燥介质及生坯表面的蒸气分压、干燥介质及生 坯表面的温度，干燥介质的流速和方向，生坯表面粘 滞气膜的厚度、热量的供给方式、干燥方法
1、干燥介质的温度 干燥介质的温度t↑，物料与介质的温度差△t↑，传热速 度↑，传热量Q↑，干燥速度v↑ 2、干燥介质的湿度
介质的相对湿度Ψ↓，水分汽化速度↑，干燥速度w↑。
3.自由水
润湿水、大孔隙水及粗毛细管水（半径大于10-5m）。 与物料的结合最弱，干燥过程中被排除，存在吸附水层之外、 颗粒之间，是成型所需的外加水分，干燥最易排的自由水体积，固又称
收缩水。 注意收缩。 按干燥过程中水分排除的限度来分，可以将物料中的水 分为平衡水分和可排除水分。
3、干燥介质的流速 介质的流速w↑，q对流↑，干燥速度v↑；流体与物料表 面的层流底层厚度δ层↓，对传热、传质都有利。 w↑↑，物料飞扬损失↑，介质热利用率↓，流体阻力↑， 能耗↑。 一般出口风速：1.5～3.0m/s。
4、干燥介质与物料的接触面 干燥介质与物料的接触面F↑，干燥速度v↑。 增加接触面的方法：①将固体物料破碎
人工干燥的加热方式：
（1）外热源法；
（2）内热源法。
外热源法：是指在物料的外部对物料表面加热使物料受热，
蒸发水分，而得以干燥。外热源法的加热方式：
（a）对流加热;
（b）辐射加热;
（c）对流-辐射加热。
内热源法：是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发热或使交变电流通过物料 而产生热量，物料中水分蒸发，得以干燥。 微波干燥 红外干燥 电干燥 最为广泛的还是外热源法中的对流加热，加热物料的介质为 干燥介质，干燥介质通常是热空气或热烟气。
干燥介质及生坯表面的蒸气分压、干燥介质及生 坯表面的温度，干燥介质的流速和方向，生坯表面粘 滞气膜的厚度、热量的供给方式、干燥方法
1、干燥介质的温度 干燥介质的温度t↑，物料与介质的温度差△t↑，传热速 度↑，传热量Q↑，干燥速度v↑ 2、干燥介质的湿度
介质的相对湿度Ψ↓，水分汽化速度↑，干燥速度w↑。
3.自由水
润湿水、大孔隙水及粗毛细管水（半径大于10-5m）。 与物料的结合最弱，干燥过程中被排除，存在吸附水层之外、 颗粒之间，是成型所需的外加水分，干燥最易排的自由水体积，固又称
收缩水。 注意收缩。 按干燥过程中水分排除的限度来分，可以将物料中的水 分为平衡水分和可排除水分。
3、干燥介质的流速 介质的流速w↑，q对流↑，干燥速度v↑；流体与物料表 面的层流底层厚度δ层↓，对传热、传质都有利。 w↑↑，物料飞扬损失↑，介质热利用率↓，流体阻力↑， 能耗↑。 一般出口风速：1.5～3.0m/s。
4、干燥介质与物料的接触面 干燥介质与物料的接触面F↑，干燥速度v↑。 增加接触面的方法：①将固体物料破碎
玻璃陶瓷工艺学(干燥)
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6.2 坯体内的水分与干燥的关系
一、坯体中的水分
1. 结晶水（结构水）：以 OHˉ形式存在于矿物结构中，化学键 结合，结合力最大，干燥过程不能排除。 2. 吸附水：以 H2O 形式存在于坯体中物料颗粒中的毛细孔（直
径小于0.1μm）内，与坯体结合比较牢固（属物理化学结合），
结合力主要是分子间力，也可能是氢键力。 3. 自由水：以 H2O 形式存在于坯体中物料颗粒之间的空隙中， 与坯体的结合力最小。
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一、干燥机理 H2O(g)
H2O(l, g)
内 扩 散
坯体
外 扩 散
热 风
Heat
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二、干燥过程
含坯 通常划分为四个阶段： 水 体 率的 、表 Ⅰ：加速干燥阶段 干 面 燥温 速度 、 Ⅱ ：等速干燥阶段 度 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
① A D ② ③ B E
F
Ⅲ ：降速干燥阶段
5. 干燥平衡水分的高低。
6. 干燥器的结构与热工性能。
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四、影响坯体的干燥速度和干燥质量的因素
（一）影响干燥速度的因素
就热风干燥而言，影响坯体干燥速度的因素有： 1. 坯体的干燥敏感性——坯体在干燥过程中产生裂纹或变形的 可能性。 2. 坯体的形状、大小及厚薄。 3. 干燥强度——干燥介质（热风）的温度、湿度、流速及流量。 4. 坯体的受热面积（与热风接触面积）。
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二、水分与干燥的关系
◆ 干燥过程仅能排除全部自由水和部分吸附水。 ◆ 在干燥过程中，自由水排出时，会引起物料颗粒靠扰，因而 表现出坯体的体积收缩。吸附水的排除不会引起体积收缩。
陶瓷工艺学之第六章
干燥：依靠蒸发而使成型后的坯体脱水的过程平衡水: 湿物料在干燥过程中其表面水蒸气分压与干燥介质中水蒸气分压达到动态平稳时，物料中的水分就不会继续减少，此时物料中的水分就称为平衡水分大气吸附水：将绝对干燥的坯体置于大气中时，坯体中的粘土从空气中吸附的与坯体粒子呈物理化学状态结合的水热湿传导：由于坯体内部的温度梯度而引起水分移动的现象湿传导:坯体在干燥过程中，由于表面水分蒸发使其与内部的水分形成浓度差（水分梯度）从而引起水分移动的现象坯体内部的水分传导形式分为湿传导和热湿传导两种坯体干燥过程分为加热阶段、等速干燥阶段、降速干燥阶段、平衡阶段四个阶段。
其中自有水排出主要在等速干燥阶段，此阶段又称为表面气化控制阶段进入降速干燥阶段，由于坯体内外粒子均已靠拢，收缩减小，产生缺陷的可能性也就大大减小，又称为内扩散控制阶段。
干燥最终的水分称为平衡水分，它与坯体性质和周围介质的温度与湿度有关常见的干燥方法分为热风干燥、辐射干燥和电干燥干燥制度也就是确定最佳的干燥速度、介质温度和湿度、介质的流速和流量坯体水分类型及结合形式自由水：（润湿水、大孔隙水及粗毛细管水）坯体直接与水接触，存在于坯体的大毛细孔及颗粒的空隙中，由内聚力与坯料结合；大气吸附水:（吸附水、渗透水、微孔水、结构水、毛细管水）小毛细孔中及分布的细小粘土胶粒表面上，受到分子引力作用；化学结合水：结晶水、结构水，包含在原料矿物的分子结构内的水分干燥三过程四阶段 1）传热过程 -- 水获得热量而汽化；2）外扩散过程 -- 蒸发水分由生坯表面扩散到外界去；3）内扩散过程 -- 水分自生坯内部向表面扩散。
⑴加速干燥阶段：水分不断蒸发，直至表面温度达到干燥介质的湿球温度；⑵等速干燥阶段：干燥介质的条件恒定不变，水分由坯体内部迁移到表面的内扩散的速度与表面水分蒸发扩散到周围介质中去的外扩散的速度相等；⑶降速干燥阶段：蒸发速度和热能消耗减小，坯体表面温度渐渐升高，坯体表面与周围干燥介质间的温差渐渐减小，坯体表面上的水蒸气分压降低；⑷平衡阶段：当坯体表面水分达到平衡水分时，表面蒸发与吸附达成动态平衡，表现干燥速度为零影响内、外扩散因素内扩散：坯泥性能的影响、坯体温度、坯体表面与内部水分浓度差的、坯体内温度分布；外扩散：空气温度与湿度、空气流动速度与流动方向、空气流量微波干燥优缺点均匀快速；具有选择性；热效率高；干燥设备体小、轻巧，便于自控；具有微波辐射，需进行特殊防护；设备费用高，耗电量大影响干燥速度的因素坯体的干燥敏感性、坯体的形状、大小和厚度、坯体的临界水分、干燥的均匀程度、坯体的初始温度、干燥介质的性能、干燥方法及干燥设备干燥缺陷的产生与消除变形：原因、由于坯体结构复杂、厚薄不均；坯体含水量过高，坯体强度不够支持坯体自身的重量；干燥温度、湿度不均匀造成坯体收缩不均。
陶瓷工艺学第六章坯、釉料制备
二、生料釉制备 生料釉制备流程参见P309-310。
三、熔块釉料制备 熔块釉料制备流程参见P311。
第四节 坯釉料制备的主要工序及设备
本节主要内容： 一、原料粉碎 二、筛分 三、除铁 四、泥浆脱水 五、陈腐与练泥
一、原料粉碎
块状的固体物料在机械力的作用下而破碎使块度 或粒度达到要求，这种原料的处理操作，即为原 料粉碎。
坯料制备新工艺： 天然原料加工专业化和质量标准化； 采用喷雾干燥代替压滤脱水； 采用电子计算机配料及控制。
（二）日本的塑性坯料制备 日本对原料要求很严格，非常注重原料的研究工
作，他们认为没有标准化的原料，就谈不上后续 工序的产品品质。所有原料都按标准精制，并分 为高级、中级、低级，按质论价。
（二）注浆坯料的品质要求
①泥浆流动性要好，含水量要少。一般泥浆含水量 在28%~38%，含水量过高，要获得厚度符合要求的 坯体，则泥浆在模型中停留时间过长，并是非可塑性 原料颗粒沉降，致使泥浆分层，造成废品；含水量过 少则难于获得粘度相当低的泥浆，粘稠泥浆流动性差， 不能充分注满到模型中的各部位，易产生废品。
坯料的可塑性主要取决于强可塑性粘土的用量，而 瘠性原料如长石、石英等会降低坯料的可塑性。
2、含水量
坯料的含水量应适宜，分布应均匀。对于大型器 皿，手工成形，水分含量在23%~25%；一般器皿，旋 压成形，水分含量在21%~23%；一般器皿，滚压成形， 水分含量在19%~24%。 3、细度
坯料的细度要求能够通过万孔筛，即筛下的颗粒 粒径均小于0.06mm。生产中以通过万孔筛筛余量来控 制，一般要求筛余在0.2%~1%。坯料达到这样的细度， 具有足够大的总表面积，扩大了颗粒之间的接触面，使 各组分之间达到充分混合，提高混合的均匀度。这样在 成瓷过程中能加快固相反应的速度，降低成瓷温度，提 高瓷质强度，改善瓷的半透明度。细度主要是通过研磨 时间来控制。
陶瓷坯料干燥
干燥定义：受热体水分（或液体）减少到使用标准为止的过程（广义）
水分（或液体）的加热蒸发过程（狭义）
干燥技术的基本要求：干燥速度快；节能；无污染
O→A 升速干燥阶段，收缩很小。
A→B等速干燥阶段收缩较大。
B → C降速干燥阶段，收缩—基本不收缩C→D平衡阶段干燥速度为0
▪B点称为临界点
▪C点平衡状态点
干燥速度取决与内部扩散速度和表面汽化速度两个过程
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。
热空气干燥——强制对流干燥：采用强制通风手段，利用具有一定流速的热空气吹拂欲干燥的坯体表而，使其得到干燥的方法。
（1）间歇式室式干燥室（室式烘房（2）连续式干燥干燥缺陷：变形、开裂
产生缺陷的本质原因：干燥→颗粒表面自由水膜变薄→颗粒之间靠近→发生收缩；在收缩过程中，坯料部分颗粒的取向性排列→收缩的各向异性→产生内应力
解决干燥缺陷的措施：
1 坯体配方稳定；
2 控制水分；
3 成形按规程，且均匀、合理；
4 边缘隔湿处理；
5 双面干燥；
6 控制干燥制度；
7 加强质量监控；
8 产品形状设计合理。
第八章 坯体的干燥.
• 热湿传导方向与温度梯度方向一致，湿传导方向与 湿度方向一致。
• 影响内扩散的因素： • 1.组成坯体物料的性质 • 2.生坯温度 • 3.坯体表面与内部的湿度差
2.影响外扩散的因素: 外扩散：坯体表面水分汽化，并通过水汽膜向外界扩
散的过程。 动力：坯体表面的水蒸气压与周围的水蒸气分压之差
影响因素：干燥介质及生坯表面的蒸气分压、干燥介 质及生坯表面的温度，干燥介质的流速和方向，生坯 表面粘滞气膜的厚度、热量的供给方式、干燥方法。
3. 其它影响因素 （1）干燥方式 （2）坯体的厚度和形状 （3）干燥器的结构及坯体在干燥器中的放置方式与位
置
二、干燥介质参数的确定
1.干燥介质的温度 （1）根据坯体组成、结构、尺寸、最终含水率等，确
定介质温度，以保证坯体均匀受热。 （2）考虑热效率问题 （3）模型、热源和干燥设备的限制 2.干燥介质的湿度
坯体单位时间、单位体积内
产生的热量与频率、电场强
度及坯体的介质损耗有关。
特点：
（1）均匀快速,热、湿传导方向一致; （2）具有选择性高; （3）热效率; （4）干燥设备体小、轻巧，便于自控 （5）具有微波辐射，需进行特殊防护 （6）设备费用高，耗电量大。
（三）红外干燥
是利用远红外辐射元件发出的远红外线为被加热物 体所吸收，直接转变为热能而达到加热干燥的方法。
第八章 坯体的干燥
• 第一节 干燥作用与干燥过程 • 第二节 干燥制度的确定 • 第三节 干燥方法
第一节 干燥作用与干燥过程
一、干燥作用
排除生坯水分的过程属于干燥过程。目的是提高生
坯强度，便于检查、修坯、搬运、施釉和烧成等。 二、干燥过程 1.升速干燥（0--A） 2.等速干燥阶段（A--B） 3.降速干燥阶段（B--C） 4.平衡阶段（C--D）
• 影响内扩散的因素： • 1.组成坯体物料的性质 • 2.生坯温度 • 3.坯体表面与内部的湿度差
2.影响外扩散的因素: 外扩散：坯体表面水分汽化，并通过水汽膜向外界扩
散的过程。 动力：坯体表面的水蒸气压与周围的水蒸气分压之差
影响因素：干燥介质及生坯表面的蒸气分压、干燥介 质及生坯表面的温度，干燥介质的流速和方向，生坯 表面粘滞气膜的厚度、热量的供给方式、干燥方法。
3. 其它影响因素 （1）干燥方式 （2）坯体的厚度和形状 （3）干燥器的结构及坯体在干燥器中的放置方式与位
置
二、干燥介质参数的确定
1.干燥介质的温度 （1）根据坯体组成、结构、尺寸、最终含水率等，确
定介质温度，以保证坯体均匀受热。 （2）考虑热效率问题 （3）模型、热源和干燥设备的限制 2.干燥介质的湿度
坯体单位时间、单位体积内
产生的热量与频率、电场强
度及坯体的介质损耗有关。
特点：
（1）均匀快速,热、湿传导方向一致; （2）具有选择性高; （3）热效率; （4）干燥设备体小、轻巧，便于自控 （5）具有微波辐射，需进行特殊防护 （6）设备费用高，耗电量大。
（三）红外干燥
是利用远红外辐射元件发出的远红外线为被加热物 体所吸收，直接转变为热能而达到加热干燥的方法。
第八章 坯体的干燥
• 第一节 干燥作用与干燥过程 • 第二节 干燥制度的确定 • 第三节 干燥方法
第一节 干燥作用与干燥过程
一、干燥作用
排除生坯水分的过程属于干燥过程。目的是提高生
坯强度，便于检查、修坯、搬运、施釉和烧成等。 二、干燥过程 1.升速干燥（0--A） 2.等速干燥阶段（A--B） 3.降速干燥阶段（B--C） 4.平衡阶段（C--D）
单元六陶瓷坯体干燥
6.3.3干燥介质的流速及流量 干燥介质的流速直接影响坯体表面的蒸发速度。流速越大，热
气体与坯体表面的热传质及水分扩散越充分，干燥速度就越快。同 时，在干燥介质温度一定的前提下，热风的流量越大，干燥室的环 境温度越高，干燥速度也会加快。
6.4干燥缺陷的产生及排除 坯体干燥过程中经常出现的缺陷是变形和开裂。有的是干燥过
6.2.2辐射干燥 红色光辐射透射能力差,干燥效率不高。而用近红外辐射或远
红外辐射干燥效果较好。干燥过程主要是由水分子大量吸收辐射能， 因此效率很高。辐射与干燥几乎同时开始，无明显的预热阶段。对 生坯的干燥较均匀，速度快，耗能少。
6.2.2.1 红外辐射干燥的原理 红外线是一种电磁波,在电磁波谱中位于可见光波与微波之间。
（2）等速干燥阶段 在等速干燥阶段,水分自生坯外表面的连续水膜蒸发,内部水分 不断补充,内、外扩散速度相等,吸收的热量全部用于蒸发。使得坯 体表面温度T不变,干燥速率μ 不变,而坯体的绝对含水率ω 显著下 降。坯体的外观体积J大量收缩。收缩的体积相当于排出水的体积。 这是最关键的阶段，要求坯体干燥均匀，防止因收缩过急或不均匀 而导致开裂。
（3）降速干燥阶段 在降速干燥阶段，生坯失去外表面的水膜，颗粒靠拢，毛细管 的直径更小，使内扩散阻力增大，外扩散因此受到制约，μ 随有绝 对含水率ω 的降低而降低。 （4）平衡阶段 坯体的水分与环境的交换呈平衡状态,干燥过程终止, μ =0,J 不变,此时的含水率为最终含水率。最终含水率除与周围介质温度、 相对湿度有关外,还与坯料组成有关。 此时，一般含水率＜2%。
其波长范围是0.76～1000μ m。红外线可划分为两个区域。把波长 ＜5.6μ m（0.76～5.6μ m）,离红色光较近的,称为近红外线;而把 波长＞5.6μ m(5.6～1000μ m),离红色光较远的,称为远红外线. 当红外线直接照射到被干燥的物体时,物体吸收红外线,实现能量的 传递和转换。吸收的能量越多,干燥效果越好。石英、长石、粘土 是陶瓷的主要原料，这些原料不仅能够吸收红外线，而且在8.3～ 10.5μ m波段都具有近乎相同的强吸收,在16.6～25μ m的波段有较 强的吸收。
坯体的干燥
• 4.平衡阶段
• 坯体的水分达到平衡水分，干燥速度为零。表面 蒸发与吸附达成动态平衡，干燥过程终止，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，否则干燥后将再吸收水分达到平衡水分。
7.1.3 影响干燥速度的因素
1.外扩散速度：所谓外扩散是指坯体表面 水分气化，并通过水气膜向外界扩散的过 程。外扩散的动力是坯体表面蒸气压与周 围介质的水蒸气分压之差。差值愈大，则 外扩散速度愈大。 影响外扩散的主要因素
3.降速干燥阶段
•
干燥介质传给坯体的热量大于坯体中水分蒸 发热量，坯体温度升高同时，因内扩散速率小于 外扩散速率，干燥速度逐渐降低。部分吸附水排 除，无变形或开裂发生。
当坯体的自由水大部分排除时，内扩散速率大于外扩 散速率，物料表面不可能保持湿润，干燥速率即开始降低， 从等速至降速阶段过渡的含水量，称为临界含水量。临界 含水量在干燥速度曲线图中表示为K点，K点表示为临界点， 测定临界点的含水率具有重要意义。因为到达临界含水量 以后，坯体的干燥是排除其中毛细管中的水分和含水矿物 中的物理吸附水，坯体略有收缩，所以此阶段坯体内不会 产生干燥收缩的应力，干燥过程进入安全状态。
坯体干燥包括加热、外扩散与内扩散三个过程。为了便于论 述和理解，假定干燥介质的条件在干燥过程中保持不变，即干燥 介质恒温恒湿，则物料的干燥过程中各参数的变化如图所示：
1.升速阶段 干燥介质传给坯体的热量大于坯体中水分蒸发需 要热量，多余的热量使坯体温度不断升高，水分蒸发量 也不断升高；
2.等速干燥阶段 • 干燥介质传给坯体的热量等于坯体中水分蒸发所 需热量。坯体温度保持不变，干燥速度恒定。排 除自由水，体积收缩。在整个坯体收缩过程中， 因坯体的颗粒具有一定的取向性，导致干燥收缩 的各向异性，表面与内部收缩的不均匀，导致坯 体内外层及各部分的差异。由于干燥收缩不均匀 而产生了内应力，当应力超过了呈塑性状态的屈 服值时，坯体发生变形，当应力过大，超过其弹 性状态坯体的强度时会导致开裂。 • 注意：干燥速度过大会发生因坯体体积收缩过大 而引起的制品变形或开裂，应慎重控制。
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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。
2020/7/31
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。
2020/7/31
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。
2020/7/31
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
2020/7/31
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。
2020/7/31
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。
2020/7/31
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。
2020/7/31
• 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。
2020/7/31
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 。
2020/7/31
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
2020/7/31
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。
2020/7/31
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。
2020/7/31
2020/7/31
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。
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。