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

5. sdílení hmoty mezi fázemi
U těchto sušáren je nutno dát pozor na to, že jemné práškovité organické materiály rozptýlené do
vzduchu mohou tvořit výbušnou směs.
Destilace s vodní parou
Některé látky ze směsi organických látek o vysoké teplotě varu můžeme separovat podobným
procesem jako je sušení. Při teplotě nad 100°C (za normálního tlaku) voda zůstává téměř výhradně
v plynné fázi, takže můžeme páru pokládat za nosný plyn. Tak jako unáší vzduch při sušení vodu,
vodní pára od tekuté směsi unáší páry nemísitelné nepolární kapaliny o podstatně vyšší teplotě varu.
Relativní hmotnostní zlomek unášené látky je
0
0 p
A
M
V
YA
=
0
p − p
A
M
A
kde p° A je tenze par přenášené látky, M A a M V jsou molární hmotnost této látky a vody. Po kondenzaci
této směsi dostaneme dvousložkovou směs, oddělitelnou sedimentací. Trochu složitější vztah
dostaneme pro směsi organických látek a můžeme vypočítat, jak lze vodní parou oddělit dvě nepolární
látky s malou tenzí par, pokud se jejich těkavosti liší.
Úprava vzduchu, klimatizace
Pro osoby, přivyklé mírnému podnebí, je příjemná teplota okolo 25°C a relativní vlhkost okolo φ=0,7.
Zvýšit teplotu otápěním je běžné. V zimním období je venku podstatně nižší teplota a relativní vlhkost
je okolo φ=1 (vzduch obsahující částečky mlhy má dokonce φ>1). Jeho absolutní vlhkost je však
nízká. Ohřátím tohoto vzduchu na pokojovou teplotu (za konstantního Y A ) dostaneme vzduch
s nepříjemně nízkou relativní vlhkostí φ.
(Tomu se bráníme např. umístěním odpařováků nebo pokojových rostlin do místnosti.)
V teplejším období reguluje tělo svou teplotu odpařováním (pocení, vyplazený jazyk u psů) pokud ovšem
má okolní vzduch nižší relativní vlhkost.
(Člověk snese poměrně vysokou teplotu suchého vzduchu – např. v sauně. Při pocení v suchém vzduchu
dochází přímo k odpařování aniž je patrné vylučování kapek; stejně však je potřeba kapalinu doplňovat.
Obyvatelé Sahary se důkladně oblékají, protože snášejí lépe vyšší teplotu než ztrátu vody.
Některé tělesné orgány pracují správně jen při nižší teplotě; proto pánové nemají trvale nosit těsné
slipy.)
Při zvýšené teplotě vzduchu je vhodné snížit jeho vlhkost. Chlazením vlhkého vzduchu se můžeme
dostat na teplotu rosného bodu a dalším chlazením vlhkost kondenzuje a vzduch zůstává nasycen,
přičemž klesá současně teplota T, absolutní vlhkost Y° A (T) i enthalpie I. K chlazení používáme
v tropickém, subtropickém i v mírném podnebním pásmu především strojního chlazení (stejně jako
v lednicích).
Ke chlazení vzduchu a snížení jeho teploty je možno použít i chladné vody. Paradoxně, nasycený
vzduch v těsné blízkosti studené vody může mít absolutní vlhkost Y° A (T) nižší než vlhkost
nenasyceného vzduchu v dalším okolí.
V suchých, horkých krajinách je možno dosáhnout příjemného prostředí vlhčením vzduchu
(vodotrysky). Odpařováním vody do vzduchu se posunuje vlhkost a teplota ve směru k podmínkám
vlhkého teploměru. Při vysoké vlhkosti vzduchu (v tropech) voda k chlazení nepomůže.
Chlazení vody odparem do vzduchu
Velké procesní technologie (energetika, chemie, metalurgie) obvykle používají ve velké míře procesů
přenosu tepla, přičemž k chlazení tradičně používají vodu. Pokud je v blízkosti řeka s velkým
průtokem, dá se k chlazení využít; není však možné řeky ohřívat nad určitou normu, k čemuž by došlo,
kdyby odběr vody činil významný zlomek celkového průtoku. Oteplenou vodu tedy je nutno chladit a
problémy nastávají především v letní sezóně, kdy o odpadní teplo na úrovni teplot okolo 50°C nejsou
zájemci. V takovém případě lze teplo z vody odnést odpařovanou vlhkostí.
(Na stejném principu je foukání do horké polévky. Jakto, že dýcháním na ruce je můžeme ohřát?
Jak jsme se zmínili výše, při styku většího množství vzduchu s vodou se teplota na styku mezi vodou a
vzduchem posunuje k teplotě vlhkého teploměru T W , odpovídající vlhkosti vzduchu Y A . Teplota T W je
nezávislá na vstupní teplotě T V0 kapaliny. V ideálním protiproudém případě by mohla voda odtékat
s teplotou vlhkého teploměru vstupního vzduchu a vzduch by odcházel nasycený při teplotě vstupní
138