Basic HTML Version
56
Keramický zpravodaj 28 (1) (2012)
historie
(History)
Střípky z keramického oboru (18)
(Crocks from ceramic field (18))
jaroslav kunc
Obecný pohled na odpařování vlhkosti při sušení
keramiky
V knize Refractories [1] uvádí Norton Shepherdův nomo-
gram znázorňující rychlost odpařování z volné vodní hla-
diny v závislosti na teplotě, relativní vlhkosti a na rychlos-
ti proudění vzduchu. Pokusme se tento diagram aplikovat
na odpařování vody z keramického tělesa s využitím vý-
sledků pokusů z minulých střípků.
Z nomogramu lze vyčíst rychlost odpařování v klidném
ovzduší při 18 °C a 50% rel. vlhkosti ve výši 185 g/h.m
2
.
Při zjišťování úbytku vlhkosti z cihelky 10x5x2 cm ze ša-
motové hmoty byl v převážné části pokusu zjišťován prů-
měrný úbytek 0,5 g/h, což v přepočtu na průměrnou od-
pařovací volnou plochu (110 cm
2
výchozí, po smrštění 3%
103,5cm
2
) značí úbytek vody zhruba 45–48 g/h.m
2
. Pouze
na úplném začátku pokusu byl úbytek v první půlhodině
cca 80 g/h.m
2
. Tyto hodnoty, při srovnání s údaji z nomo-
gramu, znamenají, že odpařování vody zdaleka neprobí-
halo a to ani z počátku pokusu intenzitou přibližující se
volné vodní hladině. Ona ta plocha vlastně ani není vol-
nou vodní hladinou v pravém slova smyslu. Částice hmo-
ty jsou sice pokryty fyzikálně poutanou vrstvičkou vody,
avšak sorpční síly poutající vodu k částicím omezují její
vypařování. Jen tak lze vysvětlit nižší povrchové vypařová-
ní z mokrého povrchu cihelky nežli z volné vodní hladiny.
Zhodnoťme ještě možnosti vysoušení vzduchem 18 °C, při
rel. vlhkosti 50%. Takový vzduch obsahuje 7,7 g vody (ve
formě plynu), vztaženo na 1 kg bezvodého suchého vzdu-
chu, jak vyplývá z tabulek (diagramu) vlhkého vzduchu.
Chceme-li tímto vzduchem vysušovat, aniž bychom mě-
nili jeho teplotu, musíme zvyšovat jeho relativní vlhkost.
Nejvýše teoreticky bychom mohli dosáhnout rel. vlhkos-
ti 99%. Pak bychom měli v 1kg suchého vzduchu 15,4g
vody a původní vzduch, který měl entalpii (tepelný obsah)
40 kJ/kg, by po příjmu vlhkosti ji zvýšil na 60 kJ/kg. Rozdíl
v tepelném obsahu bychom museli uhradit přihřátím vzdu-
chu (jedná se o výparné teplo vody). I poté by teplota
nasyceného odcházejícího vzduchu byla stejná, jako tep-
lota původní (18°C). Snadno dopočítáme, že k odvedení
1kg vody z keramické hmoty bychom potřebovali cca 130
kg vzduchu s původním obsahem vody 7,7 g/kg, který při
opuštění sušárny by měl obsah 15,4 g vodní páry na 1 kg
suchého vzduchu.
V praxi se ovšem používá vyšší teplota sušicího vzduchu
(pokud nevysušujeme zvláště choulostivé výrobky) s vý-
razným kladným vlivem na účinnost sušení. Uvažme proto
ještě, že bychom měli teplotu sušení vyšší, např. výdech
ze sušárny 60 °C při rel. v. 85%. Pak by každý jeden kg
suchého vzduchu odtáhl ze sušicího prostředí 130g vody,
tedy několikanásobně více. To samozřejmě pokládáme
za výhodné, neboť bychom měli nižší spotřebu vzduchu.
Také nás jistě zajímá, jaké množství sušicího vzduchu.po-
třebujeme v reálných podmínkách. Závislost jeho spotřeby
na teplotě, jak jsme ukázali, je výrazná, což pro první orien-
taci dokládá na základě praktického měření graf z literatury
[2], kde např. pro odvedení 1 kg vody je zapotřebí 80 m
3
su-
šicího vzduchu o teplotě 60 °C, při teplotě 120°C postačuje
30 m
3
a při 200°C dokonce jen 10 m
3
. Autor střípků může
k tomu dodat vlastní poznatek z jedné exkurze (v devadesá-
tých letech) do jihomoravské cihelny, kdy mistr provozu ote-
vřel dveře sušicího kanálu, v němž byla atmosféra právě ve
stavu velmi blízkém 100% relativní vlhkosti s teplotou 60°C.
Po otevření kanálu se okamžitě uvolňovala vlhkost z vysou-
šených cihelných bloků. O tom svědčil výstup sušicího me-
dia silně nasyceného vodními parami a na stěnách kanálu
kapky vlhkosti. Po té byl pak sušicí kanál odvětráván a vý-
robky postupně velmi rychle snižovaly svou vlhkost.
Vlhkostní sušení ověřil autor simulačním pokusem, při
němž sledoval ztrátu vlhkosti na ručně vytvarované kou-
li ze šamotové hmoty, mající stejný objem jako zkušeb-
ní cihelka z minulých střípků. Její přibližný průměr či-
nil necelých 6 cm. Koule vložena do sklenice s těsným
uzávěrem a postupně vyhřáta na 65 °C za 8 h. Po té vy-
jmuta a okamžitě v pokojové místnosti s teplotou 25 °C
sledována v časové závislosti teplota ve středu hmoty
(na zasunutém teploměru) a v určitých časových inter-
valech zjišťován i úbytek hmotnosti. Výsledky jsou shr-
nuty v tabulce.
Čas od počátku
měření (min)
0 2 5 10 15 20 25
30
35 45 60 65 70
Teplota hmoty (°C)
67 61 48 39 33 29 27
25
24 23 22 22 22
Teplota pokoje (°C)
25
Ztráta hmotn. (%)
1,1
1,7
2,2
2,4
2,5
2,6