Процессы, протекающие при сушке керамических материалов

Процесс сушки включает в себя три фазы:

• 1. Перемещение влаги внутри материала
• 2. Парообразование
• 3. Перемещение водяных паров с поверхности материала в окружающую среду

Процесс сушки представляет собой комплекс явлений, связанных с теплои массообменом между материалом и окружающей средой и характеризуется следующими факторами:

• — скоростью перемещения влаги внутри материала
• — скоростью влагоотдачи материала в окружающую среду
• — усадочными напряжениями, обусловленными неравномерным распределением влажности внутри материала

В результате сушки происходит перемещение влаги из внутренней части изделий на поверхность и испарение ее.

Одновременно с удалением влаги частицы материала сближаются и происходит усадка.

Уменьшение объема глиняных изделий при сушке происходит до определенного предела, несмотря на то, что вода к этому моменту полностью еще не испарилась.

При сушке изделий из них сначала удаляется свободная вода, а затем связанная При испарении молекулы воды вырываются из окружения соседних молекул и переходят в воздушную среду Испарение теплой влаги идет интенсивнее, чем холодной При наличии градиента влажности влага будет перемещаться из зон более влажных к менее влажным, а при наличии температурного градиента — влага стремится переместиться из зон более нагретых к менее нагретым Поэтому, если масса предварительно прогрета, то испарение и, следовательно, процесс сушки будут идти более интенсивно Влага перемещается также вследствие развития ее концентрации и действия капиллярных сил Удаление влаги с поверхности происходит за счет испарения, а к поверхности влага поступает из центральных зон изделия за счет диффузии Процесс сушки делится на 3 периода: нагрева изделий, постоянной скорости сушки и замедленной скорости сушки На первой стадии сушки происходит удаление воды в объеме равном величине изменения объема сырца, за счет чего происходит интенсивная усадка.

Такая вода называется усадочной.

Поры на этой стадии пока не образуются, т. е. вода из них не удаляется.

В этот период тепло, подводимое к материалу, расходуется на подогрев изделия от начальной температуры до температуры теплоносителя.

Влажность изделий уменьшается незначительно На второй стадии влага, поступающая из внутренних слоев, испаряется с поверхности изделий.

Объем удаляющейся воды превышает величину объема, на которую уменьшается сырец.

Это происходит вследствие того, что наряду с усадочной водой начала удаляться и вода из пор — поровая вода.

Скорость сушки в этот период остается постоянной до тех пор, пока влажность на поверхности изделий начнет уменьшаться.

Этот период сушки характеризуется примерно постоянным уменьшением массы изделия в единицу времени На третьей стадии объем удаляющейся воды соответствует объему образующихся пор, т. е. происходит удаление только поровой воды, а объем сырца при этом остается практически постоянным.

В этот период постепенно уменьшается масса до минимального остаточного количества.

Этой стадии соответствует состояние критической влажности массы и окончание воздушной усадки, которая характеризуется также непрерывным снижением скорости сушки Конец третьего периода характеризуется равновесной влажностью, т. е. влажностью, при которой прекращает уменьшаться масса изделия и скорость сушки равна нулю В дальнейшем нет опасности появления трещин вследствие неравномерной усадки, и поэтому сушка может идти при более высоких температурах и при пониженной относительной влажности теплоносителя.