základy procesního inženýrství - Vysoká škola báňská - Technická ...

4 Sdílení tepla
znečištění ovzduší u metalurgických provozů, spaloven a elektráren.
Kondenzátory
Kondenzátory jsou podobná zařízení jako běžné výměníky. Jak bylo zmíněno, pro velké průtoky páry
se hodí spíše kondenzátory s horizontálními trubkami a s parou v mezitrubkovém prostoru. Geometrii
zařízení se snažíme uzpůsobovat tak, aby stékající kapalina netvořila souvislé proudy (Viz Obr.4.17.).
Pro kondenzaci kapalin s vysokou teplotou varu se dá použít vzduchem chlazených kondenzátorů, kde
se pára vede uvnitř trubek, které bývají žebrované, aby se zvýšil přenos tepla z okolního vzduchu,
který bývá kolem trubek proháněn ventilátorem.
Hlavní úlohou kondenzátoru nemusí být děj na straně páry – získávání kapalné fáze z páry, ale
kondenzátor bývá také koncovým zařízením přenosu tepla: pára se generuje v teplárně, dopravuje se
potrubím a v kondenzátoru se předává její teplo dále (např. chemickému reaktoru, odparce, vodě
pro ústřední topení, nebo vzduchu při horkovzdušném vytápění). Kondenzát topné vodní páry má charakter
destilované vody; proto je cenný a vrací se zpět do teplárny nebo elektrárny. V chemických
technologiích s nároky na čistou vodu se ale také někdy odebírá.
Příslušenství kondenzátorů
Při kondenzaci je podstatné, aby se ze zařízení odváděl všechen kondenzát a žádná nezkondenzovaná
pára. Proto jsou kondenzátory vždy vybaveny oddělovačem kondenzátu - tzv. „kondenzačním
hrncem“, kde zpravidla je plovák spojený s ventilem, vypouštějícím kapalinu když její hladina
stoupne (podobně jako plovák splachovače otvírá vstupní ventil když hladina v nádržce klesne). Podle
množství vzniklého kondenzátu je možno počítat parou dodané teplo.
Důležitým zařízením kondenzátoru je odvzdušnění. Jestliže pára obsahuje nekondenzovatelnou
„inertní“ složku, tento inert se v kondenzátoru hromadí a brání přístupu páry k chladícím plochám.
Tato situace se označuje jako „vzduchový polštář“. Zejména při startování kondenzátoru je nutno inert
odstranit; v případě parního topení se jednoduše vypustí i s trochou páry odvzdušňovacím ventilem.
V případě kondenzace při sníženém tlaku (vakuové odparky, vakuové destilace) se podtlak udržuje
napojením vývěvy k nejvzdálenějšímu (nejchladnějšímu) místu kondenzátoru a tudy se inert
odčerpává.
Kondenzací páry se zmenšuje objem, takže zchlazením uzavřeného parního prostoru se uvnitř sníží
tlak a pokud na tuto situaci není nádoba správně dimenzována, hrozí riziko jejího zborcení vnějším
tlakem atmosférickým.
Topení přímou parou
Poměrně jednoduchý způsob ohřevu, používaný zejména při nouzových situacích je ohřev parou,
zaváděnou přímo do ohřívaného prostoru. Nejčastěji jde o ohřev vody nebo vodných roztoků. Pára,
vháněná do chladnější kapaliny tvoří bubliny, které rychle kondenzují. Při této kondenzaci získá
kapalina kolem bubliny dostřednou rychlost, takže v závěru dochází ke srážce, doprovázené výrazným
zvukem. Ohřev přímou parou je tedy doprovázen při rozvedení páry do malých bublin šumem, u
větších bublin silným hlukem a rázy.
Tepelné trubice
Vysoké součinitele přestupu tepla při varu a kondenzaci vedly k vynálezu nového typu zařízení pro
přenos tepla. Je to uzavřená trubice s obsahem kapaliny a její páry. Je-li vsunuta dolním koncem do
horkého a horním do chladného prostředí, probíhá v ní var a kondenzace a přenáší se značné množství
tepla. Kondenzát se obvykle vrací do teplé zóny nejen gravitací, ale i kapilaritou po vhodně upravené
vnitřní straně stěny. Protože jde o objemově malé, uzavřené zařízení, je zde možno použít i méně
běžných pracovních kapalin. Tepelné trubice se hodí k přenosu velkého množství tepla přes malou
plochu stěny a používají se spíše u specializovaných technologií (např. odvod tepla z jaderných reaktorů,
chlazení elektronických součástek, apod.).
Ohřev tuhého materiálu, rozpouštění, tavení, sublimace
104