Изменение влагосодержания и температуры материала при сушке

Сушка керамических изделий

При сушке глины и сформованных изделий меняются их технологические и физико-технические свойства. Например, глина, пересушенная до потери гидратной влаги, имее пониженную пластичность, теряет связующую способность. Керамическое неравномерно высушенное изделие при обжиге даст брак. Скрытые дефекты формования (свиль) в результате неправильной сушки разовьются в трещины.

Изменение влагосодержания и температуры материала при сушке

В процессе сушки изменяется влагосодержание и температура материала (рисунок 11.1).

Рисунок 11.1 – Изменение влагосодержания и температуры материала при сушке.

Для глинистых материалов характерна следующая зависимотсь между кривыми сушки, скорости сушки, температуры материала: в начальный период происходит прогрев материала (кривая 1, рис.а) от температуры t₀ до температуры насышенного воздуха (при данном влагосодержании), равной температуре мокрого термометра t_м. Температура среды (окружающего воздуха) предполагается постоянной на протяжении процесса сушки, равной температуре сухого термометра t_с (линия 5). Влагосодержание материала изменяется незначительно от U₀ до U₁ (кривая 6), скорость сушки возрастает от нуля до m (кривая 9).

С момента , когда материал прогрет до температуры мокрого термометра, его температура остается постоянной (линия 2), как и скорость сушки (линия 10). Поэтому период - называют периодом постоянной сушки, или первым периодом сушки. Влагосодержание материала в этот период изменяется по прямой (линия 7).

Второй период сушки ( - ) начинается с перегиба в кривой скорости сушки. Влагосодержание, при котором образуется этот перегиб, называют критическим U_кр. При достижении этого влагосодержания скорость сушки начинает падать (кривая 11). Второй период сушки – период падающей скорости. Влагосодержание материала изменяется не по прямой, а по кривой 8. Температура материала в период падающей скорости сушки растет, температура поверхности образца (кривая 3) растет более быстро, чем температура в центре образца (кривая 4).

Если в кривой падающей скорости две критические точки (два перегиба), то первая точка – момент, когда скорость сушки начинает падать, а температура поверхности материала продолжается оставаться равной температуре мокрого термометра (на поверхности материала начинают появляться сухие островки). Вторая критическая точка – момент, когда скорость сушки уменьшается, а температура поверхности материала начинает расти.

Процесс сушки заканчивается, когда влагосодержание материала уменьшается до равновесного U_р, а его температура становится равной температуре сухого термометра t_с. Скорость сушки снижается до нуля.

В начале сушки из-за разности парциальных давлений водяных паров на поверхности материала и в окружающем воздухе влага с поверхности материала начинает испаряться. В толще материала возникает перепад влагосодержаний, за счет чего появляется поток влаги от центра материала к периферии.

Если при сушке материала происходит испарение влаги внутри его толщи и водяные пары не успевают из него полностью удалиться, то внутри материала возникает избыточное давление, которое ускоряет перемещение влаги. Если давление достаточно высоко, то материал разрушается.

Равновесное влагосодержание – минимальное влагосодержание, до которого может быть высушен материал. Равновесное влагосодержание зависит от свойств самого материала, температуры окружающей среды. С возрастанием температуры равновесная влажность уменьшается. То есть, чтобы высушить материал до более низкой остаточной влажности, нужно сушить его при более высокой температуре.

С увеличением содержания глинистой фракции равновесная влажность возрастает. У монтмориллонитовых глин она выше, чем у каолинитовых. Добавка отощителя понижает равновесную влажность материала.

Пересушка материала до остаточной влажности, более низкой, чем равновесная – причина брака. Пример, если керамику из сушилки выгружают, производят отбраковку, а затем оставить в цехе на сутки, то до 40% изделий покроются трещинами, если у них низкая остаточная влажность. Так как, изделия начнут поглощать влагу из воздуха в цехе.