陶瓷工艺学6第7章坯体的干燥

影响速度的参数
温度、湿度， 流量、流速等
坯体的性质
1. 影响干燥速度的因素
1.1 影响内扩散的因素
热湿传导：温度差引起的水分沿温度梯度方向扩散。
内扩散形式
热端
冷端
湿传导：湿度差引起的水分沿湿度方向的扩散。
湿端 干端 1）热湿传导方向与湿传导方向一致性。
微波干燥、远红外干燥。
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2）坯料的颗粒组成和矿物组成 粗颗粒，瘠性料，毛细管粗扩散阻力小有利于水分的扩散。
D
时间
4
干燥过程各阶段的特征： OA 升速干燥阶段，温度—逐渐升高至干燥介质湿球温度TA。
干燥速度—由零升至最大，蒸发表面水分。 吸热—蒸发水分，提高坯体温度。 收缩—很小。
A B等速干燥阶段，表面温度—不变， 干燥速度—保持衡定，内扩散速度等于外 扩散速度。 吸热—全部用于蒸发水分。 收缩—较大，相当于成份水分的体积。
2.2 干燥介质的湿度 湿度太低，干燥太快，容易产生变形和开裂。 例如：大件的卫生瓷坯体，通常采用分段干燥方法。
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2.3 干燥介质的流速和流量 提高介质的流速和流量可以提高干燥速度。 注意防止变形、开裂。
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§7 – 3 干燥方法
1）热空气干燥 2）工频电干燥 3）直流电干燥 4）辐射干燥 5）综合干燥
第六章 坯体的干燥
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第七章 坯体的干燥
§7 – 1 干燥作用与干燥过程 §7 – 2 干燥制度的确定 §7 – 3 干燥方法 §7 – 4 干燥缺陷分析
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§7– 1 干燥作用与干燥过程
1. 干燥的作用： 排除坯体中的水分
注浆法 30％～35％
坯体成形含水率 可塑法 压制法
15％～26％ 3％～14％
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1.5 喷雾干 燥
泥浆含水率：30％～50％ 造雾方式：压力式、气流式 热空气温度：400～600℃ 流体流动方式：逆流、顺流式 特点：工艺简单，生产效率高 产量大， 颗粒流动性好，坯体 强 度高，致密度高 。
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1.6 热泵干燥 基本原理：高温热湿气体经过冷凝换热，排除水分后再加热 循环使用。
3.1收缩与变形的原因： 干燥 颗粒表面自由水膜变薄 颗粒之间靠近 发生收缩 坯料部分颗粒的取向性排列 收缩的各向异性 产生内应力 注意：1）B点称为临界点，转折点（阶段、收缩）后进入干燥
安全状态。 2）C点平衡状态点，标志着干燥结束。但含水率不为零。 3）“返潮”问题。
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3.2 影响坯体收缩变形的主要因素
1）坯体中粘土的性能
粗细 多少 分布
细 吸附水膜厚 可塑性好 收缩变形大
2）粘土吸附阳离子的种类
表8-1
3）坯体的含水率 含水率大 收缩大 变形开裂的可能性大
4）坯体的成形方法 与含水率的关系
5）坯体的形状 形状复杂、 薄厚不匀容易变形开裂。
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§7 – 2 干燥制度的确定
干燥介质的种类
干燥过程各阶段的速度
3）生坯的温度以及内外湿度差 温度高，水分粘度小、表面张力小有利于扩散。 湿度差大，湿扩散速度快。
1.2 影响外扩散的因素 表面水分汽化，向介质扩散。（表面水蒸气分压与介质分压差）
相关因素：干燥介质、生坯的温度；
干燥介质的流速、方向。
1.3 其它因素
1）干燥方式； 2）坯体厚度和形状
3）干燥设备的结构以及坯体放置位置是否合理。
1.7 脉冲干燥 基本原理：墙地砖坯体输送的流动方向的两侧，脉冲利用 干热空气来干燥坯体。
2. 工频电干燥 基本原理：将坯体两端加交流电压（相当于并联进入电路）， 通电后坯体内部发热，蒸发水分干燥。 特点：热湿扩散方向与湿扩散方向一致，干燥效率高， 质量好，干燥后期耗电量大。适用于大厚制品。
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kw·h/kg
等静压法 1％～3％
自由水 （通过干燥排除）
坯体中水分的种类 化学结合水
吸附水
干燥的目的：排除坯体中的水分，同时赋予坯体一定的干燥 强度，满足搬运以及后续工序（修坯、粘结、施釉）的要求。
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2. 干燥过程
升速阶段
坯体干燥过程四个阶段示意图
等速阶段
降速阶段
平衡阶段
1
A2 3
介质温度
B
C O
1—坯体含水率 2—干燥速度 3—坯体表面温度
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B C降速干燥阶段，表面温度—升高至介质温度。 干燥速度—逐渐减小至零，与介质达到平衡。 吸热—蒸发水分，提高坯体温度。 收缩—基本不收缩。
CD平衡阶段，坯体与介质达到平衡状态，干燥过程完成。
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3. 干燥收缩与变形
内应力大于塑性状态屈服值时 变形
内应力大于或塑性状态的破裂破裂值或弹性状态抗拉强度时 开裂
通电时间（min）
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4. 辐射干燥 基本原理：坯体中的水分选择性吸收特定波长的电磁波， 产生热效应，排除水分。
特点：设备简单，易于实现自动化，干燥速度快，质量好。
种类：高频干燥、微波干燥、红外干燥。 电磁波分类：按波长（um）分。
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2. 干燥介质参数的确定 2.1介质温度： 1）坯体的大小、形状、厚度、组成、含水率
大件、复杂坯体 低温高湿高温低湿（临界点）； 小件、简单坯体 高温低湿干燥。 带石膏模干燥时 温度不大于70℃，否则模型强度降低。 2）热能的充分利用和设备的因素 介质温度太高，热效率低，传热设备使用寿命降低。
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1.3 链式干燥
修坯
脱模
成形
常利用隧道窑余热与成形机、自动脱模机、修坯机配套 形成自动流水线。适应中、小件产品，热效率高。 国产链式干燥机比较落后。
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1.4 辊道传送式干燥
近年来发展起来的一种与辊道窑一体（下层）的干燥方式。 热源：辊道窑余热或热风机供热。 特点：热效率高，干燥质量好，干燥后可直接入窑烧成。
含水率与耗电量的关系：
电 能 消 耗 （ ）
含水率％
电压：初期 30～40v 后期 220v以上。
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3. 直流电干燥
基本原理：泥料中的水分以水化阳离子的形式存在，在电场 作用下，发生电动现象，水分子向负极运动排除。 特点：干燥均匀，速度快，不易变形质量好。
剩余少量水分需要用其它干燥方法排除。
湿坯质量（g）
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1. 热空气干燥
室式干燥、隧道式干燥、喷雾干燥、链式干燥及热泵干燥。 1.1 室式干燥（室式烘房）
分类：固定坯架式；活动坯车式。 暖气式；热风式；温度湿度可调式。
特点：设备简单，造价低廉，热效率低，干燥周期长。
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1.2 隧道式干燥
1—鼓分机 2—总进热风道 3—连通进热风道 4—支进热风道 5—干燥隧道 6—废气排除通道 7—排风机