Výměníky tepla – přímé Střední odborná škola Otrokovice Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je ing. Miroslav Vičánek Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze. www.zlinskedumy.cz

Charakteristika DUM Název školy a adresa Střední odborná škola Otrokovice, tř. T. Bati 1266, 76502 Otrokovice Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/34.0445 /1 Autor Ing. Miroslav Vičánek Označení DUM VY_32_INOVACE_SOSOTR-Gu-CHTe/1-PV-3/10 Název DUM Výměníky tepla – přímé Stupeň a typ vzdělávání Středoškolské vzdělávání Kód oboru RVP 28-52-H/01 Obor vzdělávání Gumař-plastikář Vyučovací předmět Chemická technika Druh učebního materiálu Výukový materiál Cílová skupina Žák, 15 – 16 let Anotace Výukový materiál je určený k frontální výuce s doplňujícím výkladem vyučujícího; náplň: tepelné operace, šíření tepla, tepelné výměníky přímé – bezhlučný ohřívák vody, barometrický kondenzátor, chladicí věž Vybavení, pomůcky Dataprojektor Klíčová slova Teplo, tepelné operace, šíření tepla, kondukce, konvekce, radiace, tepelné výměníky, chladicí věž Datum 19. 1. 2013

Výměníky tepla – přímé Náplň výuky (obsah hodiny) Tepelné operace Šíření tepla Výměníky tepla Přímé výměníky bezhlučný ohřívák kapaliny barometrický kondenzátor chladicí věž

Tepelné operace Teplo je část vnitřní energie, kterou systém vymění (tj. přijme nebo odevzdá) při styku s jiným systémem [1]. Technologické operace, při nichž dochází k tepelné výměně se označují jako tepelné operace ohřívání chlazení žíhání kondenzace odpařování sušení… Obr. 1: žíhání

Šíření tepla Teplo se vždy šíří z místa o vyšší teplotě na místo o nižší teplotě (z tělesa teplejšího na studenější). Přenos končí při vyrovnání teploty. Tři základní způsoby:[2] kondukce (vedení) – dotyk dvou a uvnitř pevných těles konvekce (proudění) – přenos pohybující se tekutinou (kapalina, plyn) radiace (sálání) – bezdotykový přenos tepla elektromagnetickým vlněním Obr. 2: vedení Obr. 3: proudění Obr. 4: sálání

teplo chlad Výměníky tepla Výměníky tepla jsou zařízení, kde dochází k tepelné výměně. Podle způsobu styku teplého a studeného média jsou výměníky [3] přímé – látky se přímo dotýkají nepřímé – k výměně dochází přes tuhou stěnu Podle použití skupenství se nemění – chladiče a ohříváky skupenství se mění – odparky (vařáky) a kondenzátory teplo chlad Obr. 5: schéma chladicího cyklu

Přímé výměníky Protože dochází k přímému styku obou látek (obvykle rozstřikování sprchou), označují se i jako směšovací. Patří sem bezhlučný ohřívák kapaliny barometrický kondenzátor kondenzační věž Obr. 6: sprcha

Bezhlučný ohřívák kapaliny Při přímém ohřevu kapaliny vodní párou je možné zavést konec parní trubky pod hladinu, ale toto řešení je hlučné. Proto se používá bezhlučný ohřívák – konec ponořené trubky je opatřen parním injektorem. Proudící pára vytváří podtlak a ten nasává kapalinu, která je smíchána již v difuzoru s párou. Obr. 7: injektor Obr. 8: bezhlučný ohřívák

Barometrický kondenzátor Přímé ochlazování páry umožní barometrický kondenzátor. Obvykle je napojený na destilační kolonu či odparku a používá se k oddělení vodní páry ze vzduchu. Směs procházející v kondenzátoru sadou děrovaných přepážek je skrápěna vodou a ochlazená pára zkondenzuje. Zkondenzovaná voda má menší objem než pára, proto vznikne podtlak (zvýšená hladina ve spodní trubce). Chladicí voda s kondenzátem stéká do nádrže, plyn je odsávaný vývěvou přes odlučovač kapek. Obr. 9: barometrický kondenzátor

Chladicí věž Pro chlazení velkého množství horké vody se použije chladicí věž. Hyperbolická věž využívá komínového efektu (teplý vzduch stoupá komínem a spodem nasává vzduch). Na vnitřní roštovou výplň se rozstřikuje horká voda, částečně se vypaří a zbytek při stékání dolů je ochlazován proudícím vzduchem. Takto se např. zbavuje přebytečného tepla chladicí voda v elektrárně. Obr. 10: chladicí věž Obr. 11: Temelín

Detaily chladicí věže Obr. 12: přívod vzduchu Obr. 13: rozstřik na rošty

Kontrolní otázky: Jak se šíří teplo? Co to jsou tepelné operace? Jak pracuje chladicí věž?

Seznam obrázků: Obr. 1: anonym, [vid. 19. 1. 2013], dostupné z: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Hot_metalwork.jpg Obr. 2: vlastní Obr. 3: vlastní Obr. 4: vlastní Obr. 5: Ilmari Karonen [vid. 19. 1. 2013], dostupné z: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Heatpump.svg Obr. 6: vlastní Obr. 7: vlastní Obr. 8: vlastní Obr. 9: vlastní Obr. 10: vlastní

Seznam obrázků: Obr. 11: Japo, [vid. 19. 1. 2013], dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:JETE-chladici_veze.jpg Obr. 12: Nick Smith, [vid. 19. 1. 2013], dostupné z: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Stairway_to_nowhere%5E_-_geograph.org.uk_-_455003.jpg Obr. 13: Juhan Harm, [vid. 19. 1. 2013], dostupné z: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Floor_of_cooling_tower,_Iru_Power_Plant,_2.jpg

Seznam použité literatury: [1] Otevřená encyklopedie Wikipedie, [vid 19. 1. 2013], dostupné z: http://en.wikipedia.org/wiki/Heat [2] Miloš Řešátko a kol., „Fyzika A pro SOU, 1. díl“, Státní pedagogické nakladatelství, Praha, 1984 [3] Přemysl Hranoš, „Stroje a zařízení v chemickém průmyslu“, nakladatelství Pavel Klouda, Ostrava, 2001, ISBN 80-902155-7-2

Děkuji za pozornost 