TL;DR
本文的要点
- 在锂离子电池的电极干燥、精细陶瓷的脱脂、烧结等过程中，水分状态与工序条件和质量有关。
- 相对湿度 (%rh) 在高温过程中很难用来衡量水分状况，因为饱和水蒸气压力随温度而变化。
- 通过使用与目的相对应的指标，例如露点温度，混合比，水蒸气压力，可以更具体地掌握水分状态。
- 如果能够在高温环境下连续测量水蒸气压力等，则可用于掌握干燥和烘烤过程的状态以及评估条件变化。
Background
高温过程中发生的“水分管理”问题
在电极涂布、冲压、卷回、检查等制造工序的各种情况下，正在推进基于数值的管理。
另一方面，干燥和烧制也有根据经验和诀窍决定条件的工序。
锂离子电池是将含有正极材料和负极材料的浆料涂在集电体上，经过干燥、压制等制造电极。此外，单元组装后的真空干燥 (绝干) 也是水分管理非常重要的工序。
即使是精细陶瓷，干燥、脱脂、烧制等工序条件也与烧结状态和材料品质有关。
在现场，可能会出现诸如“干燥条件是否影响质量”和“我想用数值解释条件变化的效果”等问题。
其中一个背景是掌握高温环境中的水分状态。
Basic
为什么“相对湿度”难以在高温工艺中使用?
至于湿度，许多人会想到天气预报中使用的相对湿度 (%rh) 等。
相对湿度由以下公式表示:。
相对湿度 (%rh) =现在的水蒸气压÷该温度下的饱和水蒸气压×100
温度越高，饱和水蒸气压越大。
因此，即使水蒸气压力相同，温度越高相对湿度的值越小。
此外，在高温环境下，相对湿度的变化随着含水量的变化而减小，因此可能难以从数值中捕捉水分状态的变化。
在高温过程中，相对湿度本身并不差，选择“您想要管理什么”的指标很重要。
Indicators
高温过程中应该管理什么?
在高温工艺中，有一种方法可以使用与工艺温度分开的易于掌握水分状态的指标。
| 指标 | 表示什么 | 特征 |
|---|---|---|
| 相对湿度 (%rh) | 水蒸气压力和饱和水蒸气压力的比 | 温度较高时变化较小 |
| 绝对湿度 (g/m3) | 每立方米空气的水蒸气质量 | 受温度和压力的影响 |
| 露点温度 (°C) | 空气开始凝结的温度 | 用于掌握水分状态和冷凝管理 |
| 混合比 (g/kg) | 每1kg干空气的水蒸气质量 | 不依赖于温度变化 |
| 水蒸气压力 (Pa) | 水蒸气分压 | 表示水分状态的基本指标 |
露点温度，混合比和蒸汽压力的特征在于它们可以被视为评估水分状态的指标，而不是“当前炉温本身”。
因此，在干燥炉，脱脂炉，燃烧炉等中，重要的是不仅要根据相对湿度而且要根据目的正确使用这些指标。
Measurement
在高温下测量水分时的困难
在高温过程中，不仅“测量什么”而且“如何测量”都很重要。
许多普通湿度传感器都是在常温环境下使用的，因此在高温环境下会出现以下问题:。
- 传感器的耐热温度受到限制
- 采样管道内可能会出现冷凝现象。
- 难以在线连续测量
- 安装条件成为现有设施的问题
而且，由于燃烧炉等的氧气浓度变化，有时会影响水蒸气压力的测量精度。
为了解决这些问题，能够在高温环境的气氛中在线连续测量水蒸气压力的湿度计已经投入实际使用。
另外，也有通过同时测量氧气浓度进行修正，在抑制燃烧等引起的氧气浓度变化的影响的同时进行测量的方法。
如果能实际测量水蒸气压力，就能从那里通过演算求出露点温度、混合比、相对湿度等。
因此，您可以根据实际过程中所需的控制指标使用数据。
Applications
按行业分类的水分管理
Lithium-ion Battery
锂离子电池的电极制备
在电极干燥中，溶剂的蒸发速度和干燥条件会影响电极结构和质量。
通过连续掌握炉内的水分状态，可以更容易地用于干燥条件的研究，干燥不均匀的掌握，条件变化的定量评估等。
此外，对于单元组装后的真空干燥 (绝对干燥)，水分管理也是重要的管理项目。
Fine Ceramics
精细陶瓷的脱脂·烧制
在脱脂和烧结工序中，环境条件与烧结状态和材料质量有关。
通过积累水蒸气压力等客观数据，可以标准化条件，规范技术诀窍，并提高质量改进的重复性。
共同点是通过数值掌握“炉子里发生了什么”的想法。
通过测量水分状态，可以更轻松地基于数据考虑质量改进，节能和生产力改进。
Before Adoption
在考虑引入之前要组织的三点
| 点 | 整理 |
|---|---|
| 1.在哪里测量 | 干燥炉入口·出口、脱脂炉排气管等需要确认水分状态的测量点 |
| 2.如何融入其中? | 新设备或现有设备的后续安装，安装位置和管道条件等 |
| 3.用来做什么? | 条件监视、质量评价、改善前后的比较、可追溯性等 |
在评估投资回报时，首先获取测量数据并了解当前情况也很重要。
澄清“什么地方，为什么要测量”可以更容易地考虑必要的测量方法。
Summary
将看不见的水分变成“可测量的数据”
高温过程的质量改进不是否定经验或直觉。
测量到目前为止难以看到的水分状态，并通过这些数据增强经验和技术诀窍。
在高温环境中，有时仅通过相对湿度难以充分捕捉水分状态。
因此，通过根据目的使用蒸汽压力，露点温度，混合比等指标，并结合即使在高温环境下也可以测量的方法，可以通过数据更容易地掌握干燥/烘烤过程。
在考虑高温过程的水分管理时，最好首先组织测量的“位置”，“什么”和“目的”。
FAQ
常见问题
相对湿度和露点温度使用哪个好呢?
根据目的有所不同。相对湿度在常温环境中易于处理，而在高温过程中，存在使用水蒸气压力，露点温度，混合比等作为管理指标的方法。
高温的干燥炉、烧结炉也可以设置湿度计吗?
是否安装取决于炉的温度，气氛，测量位置，现有设备的结构等。有些测量方法适用于高温环境，因此在整理设备条件后进行研究非常重要。
首先从什么开始好呢?
首先，我们建议您组织您想要在自己的流程中掌握水分状况的位置，您想要评估和改进的内容，并澄清测量点。
测量水蒸气压力的话能知道什么?
水蒸气压力是表示水蒸气分压的指标。根据实测的水蒸气压力，也可以根据目的演算出露点温度、混合比、相对湿度等。
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