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    耐火磚坯體的干燥
    鎬鉿耐火 2018-01-15

        干燥是從濕物料中排除其所含水分的過程。潮濕物料或半成品在有熱源存在的情況下,只要其表面的水蒸氣分壓大于周圍介質中水蒸氣的分壓,物料表面的水蒸氣就會向介質中擴散,這個過程稱為外擴散。在物體表面的水蒸氣擴散后,表面的水分又被氣化,同時吸收熱量。與此同時,固體內部的水分在濃度差的推動下移至表面,此過程稱為內擴散。因此,整個干燥過程中由蒸發、內擴散和外擴散所組成,它包括了熱量與物質的傳遞,是一個傳熱、傳質的綜合過程。

        物料的干燥方法分為兩種:自然干燥和人工干燥。自然干燥是將物料堆放在棚屋或室外曬場上,利用大氣為介質,在自然條件下的干燥。此方法的特點是不需專門的設備,也不消耗動力和燃料。但是干燥速度慢,產量低,勞動強度高,操作條件差,且受氣候影響較大。人工干燥就是將濕物料放在專門的干燥設備中,在特定的干燥介質中進行干燥。其特點是速度快,產量高,能人為控制干燥條件,便于實現自動化,但要消耗動力和燃料。

        研究耐火磚干燥過程的目的,一定要在保證干燥質量的前提下,強化干燥過程,盡可能提高干燥速度;二是在保證質量、產量的前提下盡可能降低能耗。而物料的干燥過程與物料中水的存在形式有關,下面主要介紹物料中水的存在形式、物料的干燥過程、影響干燥的因素等。

    物料中的水分

        物料中的水分按照不同的分類方法,其名稱不同。分類方法主要包括:水在物料中的存在形式、水與物料結合的強弱以及物料在干燥過程中水分排除的難易和限度等。

    A水分與物料的結合方式

        按照水和物料的結合方式可將所含水分分為化學結合水、物理化學結合水以及機械結合水。

    (1)化學結合水?;瘜W結合水通常以結晶水的形態存在于物料的礦物分子組成中,如高嶺土中的結晶水等?;瘜W結合水與物料結合得最牢固,一般需要較高的溫度才能排除,如高嶺土中的結晶水需在400-500℃時才能被分解出來,這已不屬于干燥范圍,所以在干燥中可以不考慮。

    (2)物理化學結合水。物理化學結合水包括物理表面吸附作用形成的水膜及水與物料顆粒形成的多分子和單分子吸附層水膜,統稱為吸附水;通過細胞半透壁的滲透水;微孔(半徑小于10-5cm)毛細管水等。物理化學結合水中以吸附水與物料的結合最強,吸附水中又以單分子水膜與物料結合的最牢固,其次是多分子水膜和表面吸附水膜。干物料在吸收吸附水時呈放熱效應,借此現象可用實驗方法測定物料吸附水的含量。

        滲透水是由于物料組織壁內外間水分濃度差產生的滲透壓造成的,如纖維皮、壁所含水分。微毛細管水與物料結合的牢固程度隨毛細管半徑的減小而加強,因毛細血管力的作用,重力不能使微毛細管水運動。

        物理化學結合水與物料結合的牢固程度較化學結合水弱,在干燥過程中可以排除,所以又可稱為大氣吸附水。物理化學結合水產生的蒸汽壓小于同溫度下自由液面的飽和蒸汽壓。

    (3)機械結合水。機械結合水包括物料的潤濕水、空隙水及粗孔(半徑大于10-5cm)毛細管水等。這類水基本上與物料呈機械混合狀態,結合牢固性最弱,在干燥過程中首先被排除。機械結合水在蒸發時,物料表面的水蒸氣分壓等于同溫度下飽和水蒸汽壓。機械結合水中的空隙水和粗孔毛細管水排除后,物料顆?;ハ嗫繑n,體積收縮,產生收縮應力,故這部分水又稱收縮水。

        物料中含水形式的種類與物料的性質和結構有關。有的物料,如黏土、高嶺土等,上述三種形式的水都存在。而有些物料,如沙子等,僅含一種或兩種形式的水分。

    B平衡水分與自由水分

        根據在一定干燥條件下,物料中的水分能否用干燥方法去除,可將物料中的水分分為平衡水分與自由水分。

    A平衡水分

        濕物料在干燥過程中,在一定溫度下,其表面的水蒸氣分壓與干燥介質中的水蒸氣分壓達到動態平衡時,物料中的水分就不會因時間延長發生變化,而是維持一定值。這時物料中的水分稱為該物料在此干燥條件下的平衡水分。它是在該條件下物料干燥不能排除的極限水分,與干燥時間無關。顯然,平衡水分不是一定值,它與干燥介質的狀態及物料的性質有關。當干燥介質狀態相同,多孔吸濕物料,如木材,其平衡水分較高;不吸濕物料如黃砂,其平衡水分較低。同一物料,平衡水分與干燥介質的溫度及相對濕度有關。介質的溫度一定時,僅與相對濕度有關。相對濕度越低時物料的平衡水分亦低。物料的平衡水分與干燥介質相對濕度之間的關系曲線稱為平衡水分曲線,可由實驗測得。

    B自由水分

        物料中高于平衡水分的那部分水分稱為自由水分,它是在一定干燥條件下可以通過干燥方法去除的水分。物料中的水為平衡水與自由水之和。

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