Záběry pyrotechnologických zařízení pomocí termokamery

Začněme milířem - nezbytným zařízením pro výrobu paliva pro veškerá hutnická zařízení a kovárnu. Jako i u jiných pyrotechnologických zařízení již člověk při jejich znalosti tuší, kde je vyšší a kde nižší teplota. Přesto může termokamera doplnit detaily k této hrubé představě...

V prvním níže vyobrazeném snímku je vidět celkový záběr milíře, v němž probíhá zuhlování dřeva směrem od jeho středové osy k okraji. Řídí-li uhlíř milíř správně a nefouká-li mu u toho moc vítr, má zóna hoření směrem z vrchu dospodu tvar na špici obráceného kužele. Viditelná vodorovná linie ostrého předělu teplot, představující průsečík plášťě daného obráceného kužele, obsahujícího již hotové uhlí, s povrchem milíře, odpovídá teplotního skoku na povrchu milíře, kterak tento nasává studený vzduch skrz svoji patu, zatímco teplo s exhalacemi uniká ze zóny hoření skrze dymníky a plášť v jeho svrchní části.

Druhý obrázek ilustruje detailněji dymníky, viditelné v podobě oddělených horkých teček, vodorovně ležících podél hlavního horizontálního teplotního předělu v nižší polovině snímku. Přestože tyto produkují plynné exhalace o nejvyšší teplotě, hodně tepelného toku je stále přítomno i na výše ležících částech pláště vlivem komínového efektu. Tento komínový efekt ve fázi chladnutí milíře výrazně ztěžuje ochlazování celého obsahu (uhlí), kterak je skrze mezery u paty milíře mezi stále v původní skladebnosti srovnanými zuhlenými poleny nasáván do nitra zařízení další vzduch, způsobující propady a hoření uhlí pod pláštěm podél celého obvodu paty. Zatímco dole uhlí hoří vzdor absenci jakéhokoliv průduchu, vzniknuvší teplo uniká vrchní částí milíře pryč. Jediné, co účinně utlumí toto škodlivé komínové proudění skrze již hotové uhlí, je shrnutí pláště na stranu, následné rozhrnutí uhlí z vrcholu milíře a jeho přehrnutí přes uhlí na patě a opětovné zaházení celého obsahu předtím odhrnutou zeminou. Nejenže se tak výrazně sníží výška celého zařízení a tedy i síla komínového efektu, ale jakékoliv sání nového vzduchu patou je nyní znemožněno silnou vrstvou chaotické směsi rozházených kusů uhlí a hlíny. Toto rozhrnutí obsahu milíře ke konci jeho existence, viditelné téměř ve všech historických záběrech postupu vypalování dřevěného uhlí, fungovalo v rámci chlazení spolehlivě při mém prvním milíři, v L'ubietove na Slovensku, letos v létě ve Francii, a věřím, že bude fungovat i napřesrok.
Mimochodem - chlazení pouhým mohutným zkrápěním povrchu vypáleného milíře i třebas kubíky vody (Francie - jarní milíř) k ochlazení nevede - respektive nitro se důsledkem pokračujícího tahu a opětovného hoření uhlí na patě ve velmi krátké době zase dohřeje...

Za povšimnutí si na druhém snímku stojí rovněž podchlazení pravé vrchní poloviny milíře - z té strany právě foukal vítr. V globále se i ve vrchní části milíře teplota pohybuje okolo 150°C, což se při nutném občasném poskakování uhlíře po vrcholu milíře s náležitou obuví ale dá již krátkodobě snést... Podrobný detail vrcholové partie milíře z návětrné strany je viditelný na třetím obrázku.

A nyní k tavbám. Očekávané, ale přesto na pohled zajímavé detaily byly zjištěny i u kusových pecí. Skalní dlouhodobí taviči trpí jistou averzí vůči tvarování libovolných vizáží na povrchu pecí, obzvláště je-li jejich součástí i do nebe volající špičatý masivní frňák! Tato opatření stejně nezachrání selhávající tavbu. Každopádně pro termokameru to význam mělo, jak je vidno níže - v analogii s tváří lidskou je vidět, které části se v rámci obličeje nejsnáze podchlazují - především opět frňák.
V globálním kontextu je ovšem na prvním snímku níže vidět i důležitá skutečnost, že ohromná povrchová teplota, a tedy i tepelné ztráty, jsou přítomny především ve spodní polovině pece. Má-li opravdu teplota v nístěji být co nejvyšší za co nejmenšího dmychání vzduchu pro zpomalení klesání vsázky, pak právě spodní polovinu takto volně stojící šachtové pece patří obsypat pískem či zeminou pro poskytnutí tepelné izolace!

Druhý snímek ukazuje detail štítku v hlavní fázi tavby. Kromě toho, že je to zřetelně nejteplejší část pece (je nejblíže nejteplejší zóně v nitru pece hned za dyznou), je krásně vidět výrazně nižší teplotu na vnitřním povrchu nálevkovité dyzny, kterak je tento ochlazován dmýchaným studeným vzduchem, přiváděným rovněž chladnou ocelovou trubkou z levé části snímku. Toto ochlazování vnitřní stěny dyzny způsobuje jistě i delší životnost a zpomalení utavování nosu dyzny, tedy toho konce, který je v přímém kontaktu s nejteplejším místem v peci. Třetí snímek pouze dokresluje situaci.

Tak to by bylo s touto teplotním rozsahem omezenou kamerou pro tavby vše. Ovšem v září dodali ostravští kolegové daleko lepší kameru, se kterou bylo možno nadále monitorovat teplotní rozložení na kusové peci. Tentokrát jsme se zaměřili na předehřev. Jak je vidět na prvním a v detailu na druhém níže vyobrazeném snímku, při počátečním předehřevu dřevem je vidět, že klenbovitý štítek s dyznou jsou výrazně chladnější než hruď pece, vůči níž jsou zřetelně vyrýsovány. Důvod je logický - hruď pece, jenž prodělala již několik taveb, je vysušená a ohřívá se tedy bez překážky. Štítek i dyzna jsou naopak vymodelovány z čerstvého vlhkého jílu. Skupenské teplo odparu této vlhkosti způsobuje chlazení těchto čerstvě domodelovaných částí a zaostávání nárůstu jejich povrchové teploty vůči zbytku pece.

Situace se však úplně otočí s přechodem na dmychání a předehřev uhlím poté, co štítek i vnější část dyzny již doschnuly. Nic, co bychom neznali z předchozích záběrů, ovšem s tím rozdílem, že použitá kamera měří do mnohem vyšších teplot...
Nejprve si povšimněme mohutnosti horkého a vysušeného lemu na terénním stupni, v němž je zadlabaná kusová pec zabudována, který v tomto případě přejímá izolační funkci dodatečného zásypu nístěje, nutného u volně stojící kusové pece v předchozím příkladu. Ta zóna prohřátí má na každou stranu 40-50 cm!

Není překvapivé, že se během tavby teplotní situace i na samotné peci rychle otočí - již proschlý štítek, nejblíže nejteplejšímu jádru za dyznou, se výrazně přehřeje vůči zbytku hrudi. Jak moc ale, to odpověděla vysokorozsahová termokamera na čtvrtém snímku následující série. Detail následuje posléze. K němu pouze jedna poznámka: pro rozpoznání, kdy je pec již dostatečně předehřáta k tavbě, slouží pohled skrze trhliny ve štítku, kde je nutno zpozorovat oranžovou záři, tedy cca. 900-950°C. Ani s použitou vysokovýkonnostní kamerou se dané zóny nedaly změřit...

Zaměřme se ještě krátce na kychtu. Dle měření termočlánky kolegy Jiřího Kmoška v minulosti dosahuje teplota relativně čerstvě přiložené směsi paliva a rudy na vrcholu kychty pouhých 300-400°C. Jak je vidno na snímku níže, Jiří měřit umí a jeho měřidla nelžou. Přestože se sem tam na snímku vyskytne i vyšší teplota, nelze zanedbat, že z této části pece rovněž vychází kychtový plamen, lokálně mařící termokamerou získané hodnoty!

Byť v analogii k profesionálnímu fotografování vzniklo daleko více termosnímků všeho možného, co ale již vůbec s nějakou vědou nesouvisí, nehodláme čtenáře v této hlavní části příspěvku nadále podobnými zbytečnými vjemy zatěžovat, a odkážeme jej tedy na galerii níže, kde jsou výplody dalšího hraní si bandy vědců a/či pseudovědců s drahou hračkou, kteréžto výstupy ovšem kvalitě života lidské společnosti výrazně nepřispějí.