坯體內水分在干燥過程中的移動由兩個過程組成,首先坯體表面獲得熱量后水分蒸發,由流動著的熱氣體將蒸發的水分帶走,此時坯體內部水分則移向表面,再由表面蒸發,直至干燥結束。前一過程稱外擴散,后一過程稱內擴散(或濕傳導)。這兩種擴散在干燥過程中不是截然分開,而是相互聯系的。總的干燥速度決定于坯體表面的蒸發速度及坯體內部水分向表面的移動速度。
外擴散
坯體與熱空氣接觸時,坯體表面的水分由液態變為氣態(俗稱蒸發),并借擴散作用進入周圍空氣中。水分外擴散的動力是坯體表面的水蒸汽分壓與周圍空氣的水蒸汽分壓之差值,只有當坯體表面的水蒸汽壓力大于周圍的水蒸汽分壓力時,坯體表面的水分才能擴散到周圍空氣中去,干燥才能進行。
從坯體自由表面蒸發水分量(g)可用下列關系式表示:g=(p表面水蒸汽-p水蒸汽)(Kg/m2·h)式中—蒸發系數(空氣運動速度的經驗系數),它與運動速度V之間有如下關系:=0.00168+0.00128VV的單位是m/s,的單位是1/時;p表面水蒸汽—坯體表面的水蒸汽分壓(Kg/m2);p水蒸汽—干燥介質的水蒸汽分壓(Kg/m2);由上面公式可知:從坯體表面蒸發的水量與蒸發系數及水蒸汽分壓差值有關,干燥介質流動速度越大或水蒸汽分壓差值越大,則外擴散速度越快。
內擴散
水分在坯體內的移動稱內擴散,內擴散動力是靠擴散滲透力和毛細管力的作用。根據水分在坯體內移動原因不同又可分為濕擴散和熱濕擴散。
濕擴散產生的原因是由于坯體內存在水分差即濕度梯度,在濕度梯度的作用下,水分由坯內水分高的地方向坯表水分低的地方移動,這種移動也稱濕傳導。此時水分移動的速度與濕度梯度及濕傳導系數成正比,而濕傳導系數大小取決于坯體的溫度及含水率。
熱濕擴散原因由于坯體內存在溫度差即溫度梯度,在溫度梯度作用下,水分由坯內溫度高、表面張力小的地方向溫度低、表面張力大的地方移動,這種移動又稱熱濕傳導。此時水分移動的速度與溫度梯度及熱濕傳導系數成正比,而熱濕傳導系數的大小取決于坯體內的含水率。
濕坯體與熱空氣接觸時,坯體表面水分由液態轉為氣態,并被流動著的空氣帶走,由于坯體表面水分的蒸發,使坯體表面含水率小于內部含水率,產生了濕度差(即濕度梯度),于是水分就從較濕的內層向較干的表層移動,即此時由濕度梯度引起的內擴散方向是由內向外。當坯體在成型時本身未加熱,即熱空氣溫度總是高于坯體溫度,熱氣體先將熱量傳給表面,再由表面將熱量傳至內部,故表面溫度總是高于內部溫度,產生了溫度梯度,因而會導致水分由溫度較高的表面移向溫度較低的內層。由于水分最終要向水分含量減少的方向移動,所以熱濕傳導成了濕傳導的阻力,為了加速干燥,應采用新的干燥方法,使濕傳導和熱濕傳導所引起的水分移動方向都由內部向表面,以達到提高產量和質量的目的。
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