旋风器是安装在大型隧道窑干燥室与室式干燥室中一种特殊用途的异形风机。旋风器在干燥室中的应用，可大大改善干燥室断面内所有坯体干燥的均匀性,并使得坯体的干燥过程十分接近理想模式，同时，对旋风器及其他干燥风机的自动调节，可使得坯体的整个干燥过程能够实现有序控制。因此，我们有必要依据砖瓦坯体的干燥机理，对旋风器的工作方式及其对干燥过程的影响进行深入地研究，在干燥室合理地布置与使用旋风器，使得整个干燥过程与坯体的干燥性能相吻合，将坯体的干燥缺陷彻底消除。

1 坯体的干燥机理简述

1.1    坯体中的水分

砖瓦坯体在塑性成型时所含有的水分称之为成型水分，绝大部分成型水分在坯体干燥时需要被蒸发排除掉。

砖瓦坯体在干燥阶段可排除的水分按与坯体组合的方式可分为自由水及大气吸附水。

自由水存在于坯体颗粒的空隙中。坯体干燥时，随着自由水的排除，坯体内的颗粒相互靠拢，体积尺寸缩小。所以，在自由水排除阶段，被干燥的坯体会产生明显的收缩。

大气吸附水是与坯体颗粒呈物理化学状态结合的水分，存在于颗粒的毛细管中。在大气吸附水排除阶段，被干燥的坯体不会产生收缩。

在干燥过程中，坯体中的自由水首先排除，大气吸附水随后排除。当排除的水分自由水变为大气吸附水的坯体水分称之为临界水分。所以，临界水分使坯体由干燥收缩变为干燥不收缩的转折点。

干燥过程结束时坯体含有的水分称之为残余水分，工艺要求残余水分越小越好。但由于空气中含有水分，坯体水分最多只能干燥到与空气水分平衡，这时的坯体水分称之为平衡水分，它是大气吸附水的一部分。

1.2    空气的干燥能力

空气是烧结砖瓦对流干燥室的唯一干燥介质。

空气中含有水蒸汽（水分），空气的相对湿度表示空气被水蒸汽饱和的程度。空气的相对湿度与温度有关。由于坯体干燥时，坯体水分最终被干燥介质带走，所以，空气的相对湿度代表了干燥介质的干燥能力。在干燥过程中，空气的相对湿度越低，则吸收水蒸汽的能力越强，干燥速度越快，反之，空气的相对湿度越高，则吸收水蒸汽的能力越差，干燥速度越慢，当空气的相对湿度达100%，即空气被水蒸汽饱和时，则不能进行干燥。当温度降低时，干燥介质中的水蒸汽会冷凝成水，结露在坯体表面，造成干燥废品。

空气中的热含量可用温度参数表征。空气热含量越大，温度越高。普通温度计测出的空气温度为空气的实际温度，也称为干球温度。如果在温度计的感应区域裹上经常维持湿润的湿布，放在空气中，湿布表面的水分会不断蒸发而吸收热量，湿布表面温度逐渐降低，当水分蒸发所需热量与空气传给湿布的热量动平衡时，湿布表面的温度不在降低而达到一定值，此时的温度即为空气的相对湿度。

由此可见，干燥介质的相对湿度与温度决定了干燥速度的快慢。

1.3    坯体的干燥过程与干燥阶段

干燥过程既是坯体内部水分向外表面及干燥介质的传质过程，也是干燥介质中的热量向坯体表面及内部的传热过程。

空气以对流的方式把热量传给坯体表面，坯体表面将获得的热量以传到的方式传给坯体内部，坯体表面得热后，水分气化蒸发，由空气带走，而坯体内部的水分则向表面补充，再由表面蒸发，直至坯体干燥。由此可见，坯体干燥可分为三个过程，首先是空气热量向坯体传递的热扩散过程，第二是坯体表面水分向空气传递的外扩散过程；最后是坯体内部水分向坯体表面传递的内扩散过程。

在干燥中，上述三个过程是同时进行的，可见干燥过程十分复杂，与坯体的结构、特性有关，也与干燥条件有关。

依据坯体的温度、水分、干燥速度与时间的关系，干燥的实际过程可依次分为三个阶段。

加热阶段：一般情况下，坯体进入干燥室前的湿度为环境温度，坯体进入干燥室后，即将排出干燥室的湿热空气加热坯体表面，其表面温度迅速升高，直至等于湿热空气的湿球温度。所以这一阶段称为坯体的加热阶段。

等速干燥阶段：在自由水分排除阶段，坯体的水分较高，坯体表面蒸发多少水分，坯体内部就补充多少水分，即坯体水分的内扩散速度等于外扩散速度，所以坯体表面维持潮湿。热空气传递给坯体表面的热量等于坯体表面水分蒸发所需热量，所以坯体表面温度维持不变，等于热空气的湿球温度。此干燥段干燥速度恒定，所以称为等速干燥阶段。

降速干燥阶段：在大气吸附水排除阶段，由于坯体的水分减少，且水分的内扩散阻力增大，所以坯体内部补充水分的能力赶不上坯体表面蒸发水分的能力，即坯体水分的内扩散速度低于快扩散速度，坯体表面不在维持潮湿，干燥速度降低。此时热空气传递给坯体表面的热量大于坯体表面水分蒸发所需热量，所以坯体表面温度升高。因为此阶段干燥速度逐步降低，所以成此阶段为降速干燥阶段。

当坯体被干燥到其水分与大气所含水分平衡时，干燥速度为零，干燥过程结束。

不同干燥阶段坯体温度、水分、干燥速度与干燥时间的关系见图2.

1.4    干燥缺陷的产生

单层码放坯体的干燥室具备了均衡干燥的基本条件，防止了坯条的机械损伤。所以对于某些高档产品及薄壁产品，必须应用单层码放干燥工艺。

在干燥加热阶段，如果干燥介质温度太低，传递给坯体的热量不足以快速提高坯体的表面温度，则较冷的坯体表面会降低湿热空气的干球温度，湿热空气的相对湿度增大，直至饱和，一定量的水蒸气冷凝在坯体表面。冷凝水对坯体表面的浸泡，会破坏坯体表面的聚合力，在后期的干燥过程中，坯体表面出现细小的网状裂纹。浸泡严重时会使整个坯体软化变形，甚至坍塌。所以，处于排潮段的湿热空气必须保持一定的温度，相对湿度较大但不能临近饱和；成型好的坯体最好不要在过低温度的环境中停放，而是立刻送入干燥室。

在等速干燥阶段，排除的水分为自由水，坯体的收缩与水分的递减成直线关系，若控制不当，热扩散、水分内扩散、水分外扩散三个过程不平衡，就会产生干燥缺陷

如果干燥介质的干球温度较高，相对湿度较小，而且坯体表面的空气一直在高速流动，则水分的外扩散速度较快，而水分的内扩散速度较慢，内外扩散速度不相适应的结果是坯体表面温度升高，坯体表面不能维持潮湿。这是，坯体表面的干燥速度大于坯体内部的干燥速度，坯体表面先干而坯体内部后干。换句话说，也就是坯体表面的收缩率大于坯体内部的收缩率，或外部要收缩而内部不收缩，产生了收缩应力。由于坯体内部的“湿袋”限制了坯体表面的整体收缩，因而坯体表面在收缩应力的作用下只能在结构薄弱的地方裂开，分段收缩，这样就产生了干燥裂纹。所以说，热扩散、内扩散、外扩散三个过程的不平衡，是产生干燥裂纹的主要原因。作者：黄永新，韩璐