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

5. sdílení hmoty mezi fázemi
vlhkosti od fázového rozhraní do prostoru vzduchu. Tyto rychlosti sice jsou závislé na pohybu
vzduchu, ale poměr těchto rychlostí na proudění vzduchu závisí jen slabě, takže výsledná teplota
rozhraní se ustaví na teplotě vlhkého teploměru T W , odpovídající teplotě a vlhkosti vzduchu v okolním
prostoru.
Zařízení pro vzduch a vodu
Specifikou práce se vzduchem a vodou je možnost využívat otevřených zařízení. Vzduch je jedinou
surovinou, jejíž využití není zpoplatněno a je dosud možno volně měnit jeho vlhkost a teplotu – jiné
emise jsou však sledovány. Voda je sledována a do vodotečí není povoleno vypouštět vodu o vysoké
teplotě (škodí vodním organizmům jednak přímo, jednak snižuje množství rozpuštěného kyslíku).
Pokud voda cirkuluje v závodě, může někdy dojít na světle v otevřených nádržích k nežádoucímu
nárůstu řas.
Sušení
Materiály, které byly ve styku s vodou nebo vodními parami, nesou zpravidla nějakou kondenzovanou
vlhkost. Pro tento materiál zde volíme index S . Je obvyklé vyjadřovat i tuto vlhkost relativním
hmotnostním zlomkem
mAS
X
A
= ,
mS
což je bezrozměrový podíl hmotnosti vlhkosti (vody) v materiálu m AS a hmotnosti suchého materiálu -
sušiny m S v daném vzorku.
Vlhkost materiálu může mít různou povahu. Vodou může být smočen povrch materiálu – tzv. volná
voda, voda může být držena kapilárními silami mezi částicemi nebo v pórech materiálu, voda může
v mikrometrických či nanometrických vrstvách adsorbována na vnějším povrchu materiálu i na
vnitřním povrchu – v pórech. V biologických materiálech je voda uzavřena polopropustnými
membránovými stěnami buněk. Voda může být vázána i jako voda krystalová nebo dokonce držená
ještě silnějšími chemickými vazbami. V laboratorní praxi označujeme za suchý materiál, podrobený
sušení na vzduchu o teplotě 105°C; za těchto podmínek je odstraněna veškerá volná vlhkost,
nedochází ale např. ke ztrátě krystalové vody.
V rovnováze s nasyceným vzduchem jsou materiály mokré, neobsahuje-li vzduch vlhkost, pak se i
z materiálů časem všechna volná vlhkost stykem se vzduchem ztratí. Rovnovážná vlhkost materiálu
X° A je závislá na relativní vlhkosti vzduchu φ přičemž funkce X° A (φ) téměř nezávisí na teplotě.
Pro kvantitativní představu uveďme, že při běžné vlhkosti φ=0,7 mají různé textilie z přírodních
materiálů rovnovážnou vlhkost X° A = 0,05-0,20. Ručně vyždímané mají X A = 0,8-1,5, odstředěné v
pračce X A = 0,3-0,7. Hodnoty pro textilie ze syntetických vláken jsou nižší.
Typy sušících procesů
Sušení pevných a zrnitých materiálů jako proces provádíme se záměrem odstranit vodu, což může
mít účel chemický (potřeba bezvodých látek) nebo materiálový (např. sušení keramiky před vypalováním),
nebo jde jen o zlepšení skladovatelnosti (zmenšení hmotnosti a objemu), manipulovatelnosti (zlepšení
sypných vlastností) a trvanlivosti materiálu (sušení potravin). Často sušení navazuje na nějaký (levnější)
mechanický proces odstranění volné vlhkosti (usazování, filtrace, lisování, odstřeďování).
Kontaktní sušení probíhá na účet tepla dodávaného sušenému materiálu. Rychlost děje je řízena
zpravidla rychlostí přestupu tepla do materiálu a vedení tepla k mezifázové ploše, na níž dochází
k odpařování. Teplo se může také přivádět radiací k povrchu materiálu (sušení na slunci nebo pod
infrazářičem). Intenzivní kontaktní sušení anorganických materiálů, kterým se vysokoteplotmím
ohřevem od stěn nebo od spalných plynů získávají bezvodé slinuté materiály (slínek při výrobě cementu)
nebo práškové materiály (bezvodá soda), se označuje též jako kalcinace.
Zvláštním případem je mikrovlnné sušení, kde se dodává teplo přímo látce s nesymetrickou
molekulou, což je např. právě voda. Nevýhodou je, jednak že kovové součástky deformují mikrovlnné
135