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

3 Hydromechanické operace
4 σ
∆ p = , (3-49)
d
což znamená, že proti síle tíže vystoupí do výšky
4 σ
∆h
= . (3-50)
ρ g d
Tlakem plynu se tedy dá vytlačit kapalina jen z největších pórů, v zákoutích a malých skulinách mezi
částicemi drží kapalina velmi pevně.
Jaký průměr mají kapiláry, které vytáhnou vodu z kořenů do koruny stromu ve výšce 30 m?
Suchým porézním materiálem můžeme také odtáhnout z jiných míst volnou vlhkost.
Když se psalo inkoustem, používal se neklížený papír „piják“ k sušení textu.
Ztuhlé kapky parafinu odstraníme z tkaniny přežehlením přes filtrační nebo novinový papír.
Filtrace v odstředivce
Poměrně malá výška kapaliny může působit značnou silou na průtok, pokud je umístěna
v odstředivém poli. Předpokládáme-li pro jednoduchost, že sloupec kapaliny ∆h (viz obr. 3.48) je
podstatně menší než d/2, je hnací síla filtrace v odstředivce o průměru bubnu d a frekvenci otáčení N
rovna
2 2
∆p
= 2π
N d ρ ∆h
. (3-51)
Filtrační odstředivky mají tuhý děrovaný buben, pokrytý případně jemnějším sítem nebo tkaninovou
plachetkou. Filtrát odstřikuje
N
N
děrovaným bubnem a je sbírán ze
skříně okolo vnější strany bubnu.
Filtrační odstředivka velmi často ∆h 1 2 ∆h
2
pracuje v přetržitém provozu avšak
může běžet bez zastavování, je-li
d
zajištěno průběžné vynášení koláče
z bubnu. To se dá buďto
Obr. 3.48.. Hnací síla filtrace v odstředivce
kontinuálním vyhrabováním šnekem v etapě filtrace
v etapě odvodňování koláče
nebo periodickým vyhazováním
vrstvy koláče pístem.
V praxi procesních technologií se filtrační odstředivky používají nejčastěji pro oddělování hrubších
krystalů od matečného louhu (např. tradičně v cukrovarech).
Periodické odstřeďování je dobře známé z odstředivek na prádlo. V těch se prací voda vlivem
odstředivé síly pohybuje k obvodu bubnu a zde se od tkaniny kapky odtrhnou, a dokonce se odtáhne
voda i z větších kapilár, ve kterých se v běžném gravitačním poli udrží.
Membránové dělení
Většina procesů přenosu hmoty v živé přírodě je zprostředkována
buněčnými membránami, propouštějícími specificky jen některé chemické
látky. Pokud membrány jeden typ látek zcela nepropouští – jako je to
odobné jako u koláčové filtrace. Zadržená látka zde ale zůstává jako složka
tekutiny - netvoří koláč.
Přírodní membrány jsou velmi tenké a procesy jsou poměrně pomalé, takže
technické řešení umělých membránových procesů postupovalo velmi
pozvolna s vývojem nových materiálů a zařízení.
1 surovina
2 permeát
3 retentát
Obr. 3.49. jednoduchý
membránový proces
První výrazná technologie, ve které se umělé membrány uplatnily, byla
dialýza krve - hemodialýza: tenké celulózové membrány propouštějí
ionty a malé molekuly, zatímco již molekuly na úrovni velikosti bílkovin a větší částice neprojdou. Tak
se vytvořila umělá ledvina – dialyzační jednotka, která dovolila periodicky odstraňovat z krve
přebytečné soli a rozkladné produkty a umožnila tím přežití osob s nedostatečnými ledvinami.
61