Podcast na Základy chemického inženýrství

Kapitoly

Příběh z kuchyně

Co je to odparka?

Druhy odparek

Film šplhá po stěně

Když na číslech záleží

Energetické účetnictví

Teplo a plocha

Závěr a rozloučení

Přepis

Vojtěch: Představte si studentku Annu. Miluje palačinky a rozhodne se udělat si vlastní domácí sirup z lesního ovoce. Dala ovoce s vodou a cukrem do hrnce, ale i po rozvaření to bylo... no, spíš taková řídká šťáva. Co udělala? Nechala to na mírném plameni probublávat dál, dokud se část vody neodpařila a sirup krásně nezhoustnul.

Tereza: Aniž by to tušila, Anna si v kuchyni postavila jednoduchou odparku. A přesně o tomhle principu si dnes budeme povídat. Tohle je Studyfi Podcast.

Vojtěch: Dobře, takže odparka je v podstatě zařízení, které zahušťuje roztoky tím, že odpaří část rozpouštědla? Jako Anička tu vodu ze sirupu.

Tereza: Přesně tak! Odborně řečeno, odpařujeme těkavou kapalinu, nejčastěji vodu, abychom zvýšili koncentraci netěkavých složek, které v ní jsou rozpuštěné. Třeba ten cukr a ovocnou složku v sirupu.

Vojtěch: A k čemu je to dobré v průmyslu? Předpokládám, že tam nedělají jen sirupy.

Tereza: To sice ne, ale princip je stejný. V potravinářství se takhle zahušťuje třeba cukerná šťáva v cukrovarech. Dále se odparky používají při výrobě hnojiv, v kosmetice pro získávání vzácných silic z rostlin nebo třeba před krystalizací, kdy potřebuješ přesycený roztok.

Vojtěch: Takže hrnec je jeden typ. Jaké jsou ty další, sofistikovanější?

Tereza: Přesně. Můžeme je dělit podle několika kritérií. Třeba jestli pracují kontinuálně, tedy neustále, nebo vsádkově – jako ten Annin hrnec. Pak podle tlaku na vakuové, atmosférické a přetlakové.

Vojtěch: Proč vakuové? To zní složitě.

Tereza: Klíč je v tom, že za nižšího tlaku, ve vakuu, kapalina vře při mnohem nižší teplotě. Tím ušetříš spoustu energie a navíc nepoškodíš látky citlivé na teplo. Je to mnohem šetrnější.

Vojtěch: A co jejich vnitřní uspořádání? Všechny vypadají jako velký kotel?

Tereza: Vůbec ne. Máme odparky s přirozenou cirkulací, s nucenou cirkulací... a pak moje oblíbené, filmové. Například Kestnerova odparka se šplhajícím filmem.

Vojtěch: Šplhající film? To zní jako název nějakého hororu.

Tereza: Trochu! Představ si dlouhé tenké trubky. Do spodní části přivedeš roztok. Jak se zahřívá, vznikající pára stoupá vzhůru a strhává s sebou tenký film kapaliny po vnitřních stěnách trubek. Je to super rychlé a efektivní.

Vojtěch: Takže ta kapalina tam v podstatě leze po stěně, aby utekla horku? Docela ji chápu.

Tereza: Přesně tak! A ta odcházející pára, které říkáme brýdová, se často ještě využije k předehřátí dalšího roztoku. Nic nepřijde nazmar.

Vojtěch: A dá se to celé nějak spočítat? V chemii se vždycky něco počítá.

Tereza: Samozřejmě. Děláme materiálovou a entalpickou bilanci. Musíme hlavně pamatovat na jednu věc – roztok cukru ve vodě se nezačne vařit přesně při sto stupních.

Vojtěch: Aha, protože v něm jsou rozpuštěné další látky.

Tereza: Přesně. Dochází ke zvýšení bodu varu. To se počítá pomocí takzvané ebulioskopické konstanty, která je pro každé rozpouštědlo jiná. Ale to už je téma, které si zaslouží vlastní kapitolu. Pro teď stačí vědět, že voda s cukrem je trochu tvrdohlavější než čistá voda.

Vojtěch: Takže když už víme, *co* kam teče, pojďme na tu těžší část. Jak je to s energií?

Tereza: Přesně tak. A tady přichází na řadu entalpická bilance. Je to vlastně takové energetické účetnictví pro odparku.

Vojtěch: Účetnictví? To zní skoro jako daně.

Tereza: Neboj, je to jednodušší. Na jedné straně rovnice je energie, která vstupuje s roztokem, plus teplo Q, které do systému dodáváme.

Vojtěch: A na druhé straně je co?

Tereza: Energie, která odchází se zahuštěným produktem a pak hlavně s těmi brýdovými parami, které jsme odpařili. Musí se to rovnat.

Vojtěch: Dobře, a odkud se to teplo Q nejčastěji bere?

Tereza: V praxi se používá topná pára. Ta v zařízení zkondenzuje a předá ohromné množství energie. Je to super efektivní.

Vojtěch: Aha! A právě tohle teplo nám pak pomůže určit, jak velká ta odparka musí být?

Tereza: Přesně tak. Známe teplo Q, známe teplotní rozdíl mezi párou a roztokem... a z toho snadno spočítáme potřebnou teplosměnnou plochu A.

Vojtěch: Takže abych to shrnul pro všechny. Látková bilance nám řekne *kolik* čeho získáme. A entalpická bilance zase *kolik energie* to bude stát a jak velký aparát potřebujeme.

Tereza: Lépe bych to neřekla. To je celé kouzlo návrhu odparek.

Vojtěch: Super. Tím jsme na konci nejen tohoto tématu, ale i celého dnešního dílu. Terezo, moc děkuji za skvělé vysvětlení.

Tereza: Já děkuji za pozvání. A vám, milí posluchači, přejeme hodně úspěchů u studia!

Vojtěch: Přesně tak. Mějte se fajn a u dalšího dílu Studyfi Podcastu zase na slyšenou!