热门搜索：
当前位置：>>>微波干燥技术介绍微波干燥技术在蜂窝陶瓷生产中的应用
已有 2049 次阅读
|个人分类:|系统分类:|关键词:蜂窝 技术
摘要：。近年来，微波技术可用于蜂窝陶瓷的干燥。通过分析蜂窝陶瓷干燥的过程，提出热风干燥与微波干燥组合使用，能发挥各自的优势，达到优化节能的目的。
关键词：微波干燥，蜂窝陶瓷，干燥组合
蜂窝陶瓷作为一种功能性多孔材料[1]，早在20世纪70年代就由美国康宁(Corning)公司开始试制,并在1975年进行了小型车尾气净化试验,取得了良好的效果。与传统的颗粒状陶瓷载体相比,多孔状蜂窝陶瓷载体具有几何表面大、扩展距离短、有利于反应物的进入和生成物的排出,并可缩小反应器的体积等优点。因此蜂窝陶瓷特别适用于汽车尾气的处理、烟道气的净化、蓄热体以及红外辐射燃烧板等方面的应用。
微波是波长在1mm～1m之间，频率在3.0×10&2～3.0×105& MHz具有穿透性的一种电磁波。在工业上加热至使用特定允许的频率，在我国915 MHz和2450MHz。目前，国内外微波干燥技术己在轻工业、食品工业、化学工业、农业和农产品加工等领域得到应用。具体在造纸、陶瓷、木材、食品、沥青、污水处理、表面活性剂、香料、矿石、药物、混凝土、涂料、油漆等方面进行研究和应用[2]。
Fig.1 Microwave frequency
蜂窝陶瓷由于成形时含水分较多，孔隙多，且坯体内孔壁特别薄，用传统的方法因加热不均匀，极难干燥，加之蜂窝陶瓷导热系数差，其干燥过程要求特别严格，特别是用于环保汽车，蓄热体，红外辐射燃烧板等方面的蜂窝陶瓷，干燥过程控制不好，易变形，影响孔隙率及比表面积。
目前，蜂窝陶瓷的干燥方式有自然干燥法、远红外干燥法、蒸汽干燥法、微波干燥法等[3]，其中微波干燥方法能克服厚壁蜂窝陶瓷的干燥存在表面与内部干燥速度不一样的问题，同时也解决了坯体干燥前强度不高，搬运困难，干燥后易开裂的问题。&
1&& 微波干燥的特点&
微波干燥是用微波照射湿坯体，电磁场方向和大小随时间作周期性变化使坯体内极性水分子随着交变的高频电场变化，分子产生剧烈的转动，发生摩擦转化为热能，达到坯体整体均匀升温、干燥的目的。微波照射的穿透能力比远红外线大得多，而且频度越小，微波的半功率深度越大。为此，微波干燥的特点归纳如下四点[4]：（1）加热快速均匀
与普通方法相比，由于微波对吸收介质有较强的穿透能力，热量不必以热传导的形式从表面向物料内部传递，而是直接将能量作用于整个物料，在物料内部瞬时转化为热量，大大缩短了加热时间。（2）加热的选择性
微波加热利用的是介质损耗原理，在加热过程中通过介质损耗将电磁能转化为热能，所以只有吸收微波的物质才能被微波加热，由于水的介质损耗很大，它吸收的微波能比其它物质大得多。（3）热效率高，节约能源。
微波直接与物料相互作用，不需要加热空气、加热设备的大面积器壁及输送设备等，而且加热室为金属制造的密闭空腔，既可提高热利用率，又可以保证操作人员的安全，同时空腔反射微波，使之不向外泄露，只能为物料所吸收。（4）反应灵敏，易控制，产品质量高
在微波干燥时，由于表面的对流换热，物料表面温度低于中心，在物料表面很少产生温度过热和结壳的现象，有利于水分的向外蒸发，有些场合还可以利用风热或蒸汽进行表面加热，组成了混合加热方式，有利于坯体内外加热均匀，从而降低了产品不合格率。能量的输出大小可以通过电源开关的控制来实现，以提高产品质量。
2&& 蜂窝陶瓷的干燥工艺过程[5]&
2.1陶瓷坯体的水分与干燥的关系
陶瓷生坯内的水分有三种：一是化学结合水，是坯料物质结构的一部分；二是吸附水，是坯料颗粒所构成的毛细管中吸附的水分，吸附水膜厚度相当于几个到十几个水分子，密度大于1受坯料组成和环境影响；三是游离水，游离于坯料颗粒间；基本符合水的一般物理性质。坯体干燥时，游离水极易排出。随着周围环境的湿度与温度的不同，吸附水也有部分在干燥过程排出。干燥后坯体吸附水的含量取决于坯料组成，环境的条件和放置时间的长短。
&2.2 干燥过程与生坯变化
坯体排出水分可分两方面：由生坯表面蒸发水分扩散到周围介质中去，为外扩散；生坯内部水分迁移到表面为内扩散；内、外扩散是传质过程，是要吸收能量的。随着生坯含水率降低，干燥过程可分为：预热阶段、等速干燥阶段、降速干燥阶段与平衡状态。
Fig.2 Drying and volume change of green body,(1)预热阶段
干燥过程刚开始(K)生坯温度约等于室温，得到的热量大于这时的汽化所需的热量，生坯温度上升；随着生坯温度升高，得到的热量与汽化热量相等。由K到A是预热阶段，一般时间很短(如图2)。当生坯含水率低或采用红外干燥时这个过程就更短。这一阶段生坯体积基本不变。(2)等速干燥阶段
从A到B水分自生坯外表面的连续水膜蒸发，内部水分不断补充，内、外扩散速度相等。吸收的能量都供蒸发。干燥速率ｕ固定不变。随着含水率降低，颗粒在水的表面张力作用下被拉近，生坯逐渐收缩，收缩的体积相当于排除水的体积。这是关键的阶段，应使生坯表面温度均匀、尽量保持不变。(3)降速干燥阶段
由B开始生坯失去外表面的水膜，颗粒靠拢，毛细管的直径更小，使内扩散阻力增大，外扩散因此受到制约。ｕ随绝对含水率Wa的降低而降低。生坯略有收缩，原因一是颗粒由靠拢到贴紧有一段过程；二是充水膨胀了的矿物减少物理水会有微量收缩。随着含水率降低体积收缩越来越小。由C到D上述双重作用基本结束，含水率降低的生坯基本不再收缩，一般不会引起生坯变形或开裂。B到C的蒸发主要在接近外表面的毛细管口；C到D含水更少、气孔更多，蒸发面转移到生坯内部。由B开始生坯逐步升温，颜色也逐步改变：由润湿的深色逐步减退到粉体的浅色。由等速干燥阶段转为降速干燥阶段时B的含水率称为(第一)临界含水率；将C的含水率称为第二临界含水率。(4)平衡状态
到达D之后生坯水分与环境的交换呈平衡状态，干燥过程终止。这时的含水率为最终含水率，除与周围介质温度、相对湿度有关外，还与坯料组成有关。根据工艺要求确定适当的最终含水率：过高则降低生坯强度和窑炉的效率；过低则会浪费干燥用的能量，以接近生坯与车间环境处于加热平衡状态的平衡含水率为宜。
&3& 微波干燥技术在蜂窝陶瓷中的实例研究
坯体在干燥过程中形成的水分梯度会使坯体出现不均匀的收缩，从而产生应力，当应力超过了呈塑性状态坯体的屈服值时就会产生变形、当应力超过了呈塑性状态的强度时就会引起开裂。
干燥工艺对蜂窝陶瓷的成品率影响很大，蜂窝陶瓷大多数采用湿法挤出成形，其原料中加入了15～20%的水分，而蜂窝陶瓷的内部是由许多格子状的薄的间壁分割而成的，挤出后不能够搬运和后续加工，如不进行快速干燥操作，原有的形状将产生变形，因此必须将其快速快干燥定型；另一方面挤出成型的蜂窝陶瓷生坯其内部颗粒(主要是呈片状的粘土颗粒、滑石颗粒)呈定向排列。凡坯体中颗粒定向排列较为明显的，在干燥过程中都会引起不同方向上的不均匀收缩。
笔者所属的公司，微波干燥技术已经成功应用于蜂窝陶瓷的干燥。上文论述了微波干燥一系列优点，在此笔者做了三组试验来证明微波干燥在蜂窝陶瓷干燥中的优越性。
对公司的三台微波炉进行蜂窝陶瓷干燥测试试验。
A1——A5，测试设备为A微波炉公司生产，型号为WKS-162。
B1——B5，C1——C5，测试设备为B微波炉公司生产，型号为RS-PM-015
干燥时间: 7min
每组样为8个样品叠在一起。
表1& 微波干燥蜂窝陶瓷的效率表
Table.1 Efficiency form of honeycomb ceramics by microwave drying
干燥前（kg）
干燥后(kg)
干燥水分重量(kg)
平均值（%）
通过以上数据分析，可以得出挤压成型后的蜂窝陶瓷坯体经过微波工业炉的干燥，可以降低7%—10%的水分，设备越新，干燥效率就越高。
微波干燥7min后的蜂窝陶瓷，水分降低了且有一定的强度，适合搬运及重新码坯烧成。刚干燥取出的产品表面有一定的余热，这时候可以利用大功率风扇机对蜂窝陶瓷进行对流干燥，将表面的热量和水分除去，可搬运到贮存地，然后集中将蜂窝陶瓷放置在高温热泵房中干燥，干燥时间大约15-17个小时，这时候，蜂窝陶瓷的含水量降低到适合烧成的范围。整个流程，不仅操作简单，节约空间，而且提高劳动效率，充分发挥了组合干燥的优势，而且节能，达到了理想的效果。&
4&& 结果与讨论&
1)&& 微波干燥技术应用到蜂窝陶瓷干燥中，7min能降低7%-10%的含水率，设备越新，干燥的效果越好。
2)&& 微波干燥技术与对流干燥，高温热泵干燥技术结合使用能发挥不同干燥方法的优势，达到效率高又节能的目的。&&
参考文献：
曾令可，王慧，程小苏．陶瓷工业干燥技术和设备[J]．山东陶瓷，）：15-18．
曾令可，王慧．多功能陶瓷制备与应用[J]．化学工业出版社，2006．
和进娜，徐庆．微波干燥技术的应用研究[J]．机电信息，2006（29）：55-56．
刘海燕．多孔陶瓷二次干燥技术与应用研究[D]．武汉理工大学，2006：22．
李家驹．陶瓷工艺学[M]．中国轻工业出版社，2001．
转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自孙千科学网博客。链接地址：
上一篇：下一篇：
当前推荐数：0
评论 ( 个评论)
扫一扫，分享此博文
作者的精选博文
作者的其他最新博文
热门博文导读
Powered by
Copyright &您现在的位置：&&&正文
陶瓷干燥技术四大优点
&陶瓷干燥技术四大优点&& &陶瓷干燥技术通常采用热风烘干技术，能源来源方式有天然气燃烧，煤炭燃烧及电炉等三种方式，但是其干燥周期长而致资金周转慢，均匀性稍差，并且干燥窑炉占地面积大，能耗较大。& &微波干燥技术的原理微波是频率在300兆赫的电磁波，被加热介质物料中的水分子是极性分子。它在快速变化的高频电磁场作用下，使其极性取向将随着外电场的变化而变化，造成分子的运动和相互摩擦效应。微波场的场能转化为介质内的热能，及时使物料温度升高，产生热化和膨化等一系列物化过程而达到微波加热干燥的目的。陶瓷微波干燥技术的优点：微波干燥时间短，在最快几分钟就可以完成干燥处理过程。陶瓷采用微波干燥技术相对时间较长，看物料情况，一般也只需20分钟到2个小时的时间就能完成干燥处理;因为微波干燥是对物体整体加热，干燥均匀性好，陶瓷品质提高，并且不会出现开裂现象。微波干燥技术用电节能环保。微波设备占地面积小，并且因为干燥效率的提高，并且大幅度减少了陶瓷传统窑炉需要的所占厂房面积。大型干燥房及隧道式干燥线的出现解决了传统陶瓷干燥技术难题，比如干燥房磁场极不均匀，产品开裂的难题,成功投入市场应用。
（来源：上海瑞稳仪器设备厂）
关注本网官方微信 随时阅权威资讯
全年征稿 / 资讯合作
联系邮箱：
版权与免责声明
凡本网注明“来源：中国化工仪器网”的所有作品，版权均属于中国化工仪器网，转载请必须注明中国化工仪器网，，违反者本网将追究相关法律责任。
本网转载并注明自其它来源的作品，目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性，不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时，必须保留本网注明的作品来源，并自负版权等法律责任。
如涉及作品内容、版权等问题，请在作品发表之日起一周内与本网联系，否则视为放弃相关权利。
日前，在中华环保联合会、联合国环境规划署联合
近日，东曹(上海)生物科技在广州和苏州两地举办了2016色谱分离分析及层析纯化技术研
　　在山东省济宁市岱庄煤矿的煤场旁，有一个视频监控点位，24小时监控煤场降尘措施
　　在山东省济宁市岱庄煤矿的煤场旁，有一个视频监控点位，24小时监控煤场降尘措施
　　又是一年新春到，十四年的风风雨雨，感谢您陪伴中国化工仪器网一起走过。值此新春佳节之际，中国化工仪器
CHINA LAB 2017将于日-23日在广州保利世贸展览馆举行。}