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

3 Hydromechanické operace
nákladné aparáty, se strojně náročně obrobenými díly z kvalitních materiálů. Laboratorní
ultracentrifugy, které jsou dokonce schopny např. oddělovat nanometrické objekty jako viry nebo
směsi makromolekul, pracují na hranicích pevnosti špičkových materiálů.
V Íránu se v roce 2006 buduje řada 50 000 ultracentrifug, které by měly být schopny postupným
obohacováním dělit plyny, konkrétně vydělit z plynného UF 6 nepatrně lehčí složku s izotopem U 235 .
Vírové odlučovače – cyklóny
K odstředivému působení dochází i tehdy, když se těleso
pohybuje po zakřivené dráze. Jako jsou cestující při rychlé jízdě tlačeni k
vnější stěně zatáčky, tak dochází i při proudění vícefázové směsi (např.
napěněné suspenze) v zakřiveném potrubí k soustřeďování těžší fáze
(tuhých částic) u vnější strany a lehčí (bublin) u vnitřní strany ohybu.
Jakto, že se cestující v tramvaji nebo vagony Alston-Pendolino
naklánějí k vnitřní straně zatáčky?
Efektu odstřeďování využíváme k oddělování směsí, ženeme-li směs na
stěnu. V jednoduchém případě stačí jen prudce změnit směr proudění
tekutiny, častější je však použití vírových odlučovačů (nazývaných
v technické hantýrce cyklony) obvykle válcového tvaru, do nichž
vháníme tečným směrem dělenou směs, nejčastěji pevné částice v plynu.
Těžší částice se dostávají k obvodové stěně, o niž se zbrzdí a vlastní tíží
padají kuželovitým dnem do výsypky, lehčí tekutá fáze se odvede vzhůru
centrálně umístěným potrubím.
Hrubý odhad odstředivého zrychlení můžeme založit na znalosti vstupní
rychlosti plynu u 0 a průměru odlučovače D. Předpokládáme-li obvodovou
rychlost ω r ≈ u 0 , pak odstředivé zrychlení vychází
Obr. 3. 35. Nárys a půdorys
cyklónového odlučovače
2
u0
a ≈ . (3-39)
2 D
Doba zdržení plynu v cyklonu se dá odhadnout jako
prostorový čas t ≈ V/V’, což je podíl objemu zařízení V a
objemového průtoku V’ plynu. Za tuto dobu by měly částice
usazováním působením zrychlení a urazit dráhu (u P t)>d
rovnou nejméně průměru d vstupního potrubí.
Nad cyklonem umístěným venku bývá klobouk, chránící
vnitřek před deštěm a celá sestava, připomínající lidskou
postavu, je např. typickým znakem střech dřevozpracujících
výroben, kde se v tomto zařízení zachycují piliny, odsávané
od strojů.
Kapalné suspenze se usazují někdy v zařízení, založeném na
stejném principu, nazývaném hydrocyklon.
Na principu cyklonu jsou také konstruovány moderní
vysavače, zachycující částice do vrstvy vody na skrápěné stěně.
Obr. 3.36. Vírový odlučovač –
cyklon
zleva přívodní potrubí od ventilátoru,
vespod zásobník na vypadávající
částice
Jiné hnací síly
Zvláštním případem je např. usazování v elektrostatickém poli, kde síla působící na částici závisí na
vzdálenosti od elektrody. Tímto způsobem se daří např. zachycovat do jisté míry drobné částice
popílku ze spalin při spalování pevných paliv a odpadů. Magnetickými odlučovači můžeme oddělit z
52