Odpařování a sušení

1. Odpařování a sušení Střední odborná škola Otrokovice Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je ing. Emil Vašíček Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze. www.zlinskedumy.cz

2. Charakteristika DUM

3. Náplň výuky (obsah hodiny) Vypařování Odparky s přirozenou cirkulací s nucenou cirkulací s kapalinovým filtrem Sušení a sušárny komorová pásová rotační bubnová fluidní rozprašovací Odpařování a sušení

4. Vypařování je proces skupenské přeměny (z kapalné na plynnou) části kapaliny na povrchu (v celém objemu je to var) [1] Sušení je fyzikálně-chemický proces, kdy z příslušného materiálu odstraňujeme vodu. K vypařování dochází za jakékoli teploty kapaliny. Rychlost vypařování závisí na [2]: velikosti povrchu – čím větší povrch, tím rychlejší vypařování teplotě – čím vyšší teplota, tím rychlejší vypařování na přitažlivých silách mezi částicemi kapaliny napohybuplynu nad kapalinou natlakupar plynu nad kapalinou Vypařování Obr. 1: fén

5. Účelem odpařování je snížit obsah vody, tedy zvýšit koncentraci roztoku. Zařízení, na kterých se provádí odpařování, se nazývají odparky [3]. Podle konstrukce jsou odparky s přirozenou cirkulací s nucenou cirkulací s kapalinovým filmem Odpařování Obr. 2: zvýšení koncentrace odpařením

6. Příkladem odparky s přirozenou cirkulací je odparka s cirkulační trubkou. Skládá se ze tří částí vařák – ohřívání roztoku odlučovač páry – vypařování vody odlučovač kapek – odvod páry Odparka s přirozenou cirkulací V tenkých trubkách vařáku se řídký roztok zahřívá a vznikající bublinky ho unášejí vzhůru, což nasává roztok zbavený bublinek širokou středovou trubkou dolů. Zahuštěný roztok se odpouští dnem, pára odchází víkem. Obr. 4: cirkulace ve vařáku Obr. 3: odparka

7. V tomto případě je vařák (trubkový výměník) umístěn mimo těleso odparky, roztokje protlačován čerpadlem , po ohřátí ve výměníku se z něj v odparce uvolní páry (tím se postupně zahušťuje) a čerpadlo ho prožene opět výměníkem. Páryodchází přes odlučovač kapek víkem odparky. Odparka s nucenou cirkulací Obr. 5: nucená cirkulace

8. Jedná se o trubkový duplikátor: uvnitř trubky je řídký roztok rozstřikován na vyhřívané stěny rozstřikovacím kolem, rotující lopatky stírají stěny a udržují stejnoměrný film, z jehož povrchu se odpařuje voda, zahuštěný roztok stéká do spodní části s výpustí, pára odchází víkem. Odparky s kapalinovým filmem Obr. 6: vytváření filmu

9. Sušení je fyzikálně-chemický proces, kdy z příslušného materiálu odstraňujeme nežádoucí vodu jejím odpařením do ovzduší – snižuje se vlhkost. Proces lze urychlit zahřátímokolního vzduchu (sušení za tepla) vystavením předmětu na slunce, zvětšením proudění okolního vzduchu (např. vítr, průvan) výměnou vlhkého vzduchu za suchý sníženímtlaku Sušení Obr. 7: vítr

10. Zařízení, ve kterých probíhá sušení, jsou sušárny Podle tlaku atmosférické vakuové Podle pohybu substrátu souproudé protiproudé Podle režimu kontinuální (nepřetržité) diskontinuální (přetržité) Typy sušáren komorové pásové rotační bubnové tunelové fluidní rozprašovací Sušárny Obr. 8: tlakoměr

11. Komorová sušárna je zástupcem přetržitých sušáren. Uzavřená komora, kde větrákprohání přes ohřívací těleso (trubkový výměník, elektrické odporové topení…) ohřátý vzduch mezi lískamise sušenou látkou. Klapka reguluje výměnu vzduchu. Větší typy umožňují vjezd vozíků s lískami. Komorová sušárna Obr. 9: komorová sušárna

12. Pásová sušárna má sadu dopravníků, mezi nimiž se sušená látka přesypává, až usušená z posledního dopravníku padá do násypky při protiproudním proudění ohřívaného vzduchu. Je to příklad nepřetržité sušárny. Pásová sušárna Obr. 10: pásová sušárna

13. Tato poměrně často používaná sušárna je tvořena šikmým pomalu rotujícím válcem většího průměru (1,5 – 3 m), v horní části je dávkován (šnekový nebo pásový dopravník) substrát, při otáčení se posunuje ke spodnímu konci za současného protiproudního proudění ohřátého vzduchu nebo spalin (cementárna). Pro intenzivnější přesypávání je tubus uvnitř opatřen žebry, otáčení zprostředkuje ozubený prstenecvně válce. Rotační bubnová sušárna Obr. 12: možný tvar žeber Obr. 11: trubkový výměník

14. Vozíčkyse substrátem se pomalu pohybují zděným vyhřívaným tunelem za současného protiproudního profukování horkým vzduchem (např. přes svazek horkých trubek). Tunelová sušárna Obr. 13: tunelová sušárna

15. Teplý vzduchpřiváděný zespodu přes rošt udržuje materiál ve vznosu (vzniká fluidní vrstva), suchý materiál je lehčí a „vyplave“ na povrch odkud „přeteče“ do násypky. Fluidní sušárna Obr. 14: fluidní sušárna

16. Sušený materiál se rozptyluje rotujícími tryskami na drobné kapičky uvnitř válcové nádoby, kde je vysušován horkým vzduchem. Rozprašovací sušárna Z rozptýlených kapiček vzniká kyprý prášek (odpadá mletí), který shrnuje škrabka. Sušení trvá krátce (než kapička dopadne), lze sušit i citlivé látky (např. sunar). Vznikající prášek je velmi jemný, proto odvod vzduchu je nutný přes cyklon. Obr. 15: rozprašovací sušárna

17. Kontrolní otázky: Čím se dá ovlivnit rychlost vypařování? Co to je odparka a jaké odparky znáš? Co to je sušárna a jaké sušárny znáš? Jak lze zvýšit účinnost sušení rotační bubnové sušárny?

18. Seznam obrázků: Obr. 1: MagnusManske, [vid. 23. 1. 2013], dostupné z: http://it.wikipedia.org/wiki/Asciugacapelli Obr. 2: vlastní Obr. 3: vlastní Obr. 4: vlastní Obr. 5: vlastní Obr. 6: vlastní Obr. 7: anonym, [vid. 23. 1. 2013], dostupné z: http://www.pdclipart.org/displayimage.php?album=search&cat=0&pos=33 Obr. 8: vlastní Obr. 9: vlastní Obr. 10: vlastní Obr. 11: vlastní Obr. 12: vlastní Obr. 13: vlastní Obr. 14: vlastní Obr. 15: vlastní

19. Seznam použité literatury: [1] Otevřená encyklopedie Wikipedie, [vid 19. 1. 2013], dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Odpa%C5%99ov%C3%A1n%C3%AD [2] Miloš Řešátko a kol., Fyzika A pro SOU, 1. díl,Státní pedagogické nakladatelství, Praha, 1984 [3] Přemysl Hranoš, Stroje a zařízení v chemickém průmyslu, nakladatelství Pavel Klouda, Ostrava, 2001, ISBN 80-902155-7-2

20. Děkuji za pozornost 