Cum se face o coloană de distilare - calculul parametrilor sistemului

Înălțimea conductei. Pentru a asigura o bună capacitate de retenție și separare, indiferent de diametru, înălțimea coloanei de distilare ar trebui să fie de la 1 la 1,5 m. Dacă este mai mică, nu va fi suficient spațiu pentru uleiurile de fusel acumulate în timpul funcționării, drept urmare, fuselajul va începe să intre în selecție. Un alt dezavantaj este că capetele nu vor fi împărțite clar în fracțiuni. Dacă înălțimea conductei este mai mare, acest lucru nu va conduce la o îmbunătățire semnificativă a capacității de separare și de restricționare a sistemului, dar va crește timpul de conducere, precum și numărul de „capete” și „tetiere”. Cu alte cuvinte, cu o creștere a înălțimii conductei, capacitatea de separare a coloanei de distilare este crescută cu fiecare centimetru suplimentar. scade. Efectul creșterii conductei de la 50 cm la 60 cm este un ordin de mărime mai mare decât de la 140 cm la 150 cm.

Volumul cubului de coloană de distilare

Pentru a crește randamentul de alcool de înaltă calitate, dar pentru a nu permite revărsarea coloanei rotorului, cea mai mare cantitate (umplutură) de alcool brut din cub este limitată în intervalul 10-20 volume ale duzei. Pentru coloane cu o înălțime de 1,5 m și un diametru de 50 mm - 30-60 l, 40 mm - 17-34 l, 32 mm - 10-20 l, 28 mm - 7-14 l.

Ținând cont de umplerea cubului pentru 2/3 din volum, o capacitate de 40-80 litri este potrivită pentru o coloană cu un diametru interior de 50 mm, pentru 40 mm este de 30-50 litri, pentru 32 mm este de 20-30 litri și pentru 28 mm un aragaz sub presiune.

Când utilizați un cub cu un volum mai aproape de limita inferioară a intervalului recomandat, puteți îndepărta în siguranță un sertar și puteți reduce înălțimea la 1-1,2 metri. Drept urmare, sivuhi va fi relativ mic pentru o descoperire în selecție, dar volumul de „tetiere” va scădea vizibil.

Sursa și puterea de încălzire a coloanei

Tip placă. În trecut, lunetele bântuie mulți nou-veniți care consideră că, dacă ați folosit anterior un gaz, o inducție sau o sobă electrică convențională pentru a încălzi calea lunară, puteți lăsa această sursă pentru coloana.

Procesul de rectificare este semnificativ diferit de distilare, totul este mult mai complicat, iar focul nu va funcționa. Este necesar să se asigure reglarea și stabilitatea lină a puterii de încălzire furnizate..

Sobe electrice care funcționează în funcție de termostat în modul start-stop nu sunt utilizate, deoarece imediat ce apare o întrerupere a energiei pe termen scurt, aburul va înceta să intre în coloană, iar flegma se va prăbuși într-un cub. În acest caz, va trebui să începeți din nou rectificarea - cu activitatea coloanei pentru dvs. și selectarea „obiectivelor”.

Un aragaz cu inducție este un aparat extrem de grosier, cu o schimbare în trepte a puterii de 100-200 wați, iar în timpul rectificării, trebuie să schimbați puterea fără probleme, literalmente 5-10 wați. Da, și este puțin probabil să fie posibilă stabilizarea încălzirii, indiferent de fluctuația tensiunii la intrare.

O sobă cu gaz cu 40% procente de alcool brut și un produs de 96 de grade turnat într-un cub la ieșire prezintă un pericol mortal, fără să mai vorbim de variația temperaturii de încălzire..

Cea mai bună soluție este să încorporați încălzitorul cu puterea necesară în cub și să utilizați un releu pentru a stabiliza tensiunea de ieșire, de exemplu, PM-2 16A, pentru reglare. Puteți lua analogi. Principalul lucru este să obțineți o tensiune stabilizată la ieșire și capacitatea de a schimba fără probleme temperatura de încălzire cu 5-10 W.

Alimentare. Pentru a încălzi cubul într-un timp acceptabil, trebuie să porniți de la o putere de 1 kW la 10 litri de alcool brut. Deci, pentru 50 l cub umplut cu 40 litri, este necesar un minimum de 4 kW, 40 l - 3 kW, 30 l - 2-2,5 kW, 20 l - 1,5 kW.

Cu același volum, cuburile pot fi mici și largi, înguste și înalte. Atunci când alegeți un recipient adecvat, trebuie să aveți în vedere faptul că deseori cubul este utilizat nu numai pentru distilare, ci și pentru distilare, de aceea este necesar să procedați din cele mai severe condiții, astfel încât puterea furnizată să nu conducă la spumare violentă cu emisii de stropi din cubul în linia de abur..

S-a stabilit experimental că, cu o adâncime de plasare PETN de aproximativ 40-50 cm, fierberea normală are loc dacă la 1 mp. Oglinzile în vrac de cm nu reprezintă mai mult de 4-5 wați de putere. Odată cu scăderea adâncimii, puterea admisă crește, iar odată cu creșterea, aceasta scade.

Există și alți factori care influențează natura fierberii: densitatea, vâscozitatea și tensiunea superficială a unui lichid. Se întâmplă ca emisiile să apară la sfârșitul distilării mash-ului, când densitatea crește. Prin urmare, procesul de rectificare la marginea intervalului permis este întotdeauna plin de probleme.

Cuburile cilindrice obișnuite au un diametru de 26, 32, 40 cm. Pe baza puterii admise pe suprafața oglinzii cubului în vrac 26 cm, acesta va funcționa normal cu o putere de încălzire de până la 2,5 kW, pentru 30 cm - 3,5 kW, 40 cm - 5 kW.

Al treilea factor care determină puterea de încălzire este utilizarea uneia dintre coloanele cu colet fără duză ca sukhoparnik pentru combaterea gărzilor de noroi. Pentru a face acest lucru, este necesar ca viteza aburului în conductă să nu depășească 1 m / s, la 2-3 m / s efectul de protecție slăbește, iar la valori mari de abur va conduce flegma în sus a conductei și va arunca în selecție.

Formula pentru calcularea vitezei aburului:

V = N * 750 / S (m / s),

în cazul în care:

• N - putere, kW;
• 750 - vaporizare (cm cub / sec kW);
• S este aria secțiunii transversale a coloanei (mp).

O conductă cu un diametru de 50 mm va face față cu duza de pulverizare atunci când este încălzită la 4 kW, 40-42 mm - până la 3 kW, 38 - până la 2 kW, 32 - până la 1,5 kW.

Pe baza considerațiilor de mai sus, alegem volumul, dimensiunea cubului, puterea de încălzire și distilarea. Toți acești parametri sunt în concordanță cu diametrul și înălțimea coloanei..

Calcularea parametrilor condensatorului de reflux al coloanei de distilare

Capacitatea condensatorului de reflux este determinată în funcție de tipul de coloană de distilare. Dacă construim o coloană cu prelevare de lichid sau abur sub condensatorul de reflux, atunci puterea necesară nu trebuie să fie mai mică decât puterea nominală a coloanei. De obicei, în aceste cazuri, este folosit ca condensator un frigider Dimroth cu o capacitate de recuperare de 4-5 wați pe metru pătrat. vezi suprafata.

Dacă coloana cu selecția unei perechi deasupra condensatorului de reflux, atunci puterea nominală este 2/3 din nominal. În acest caz, puteți aplica Dimroth sau „cămașă”. Capacitatea de utilizare a cămășilor este mai mică decât cea a dimrotului și este de aproximativ 2 wați pe centimetru pătrat.

Mai mult, totul este simplu: împărțim puterea nominală în puterea de reciclare. De exemplu, pentru o coloană cu un diametru interior de 50 mm: 1950/5 = 390 metri pătrați. cm suprafață de Dimroth sau 975 de metri pătrați. vezi cămășile. Deci, frigiderul Dimroth poate fi realizat dintr-un tub de 6x1 mm cu o lungime de 487 / (0,6 * 3,14) = 2,58 cm pentru prima opțiune, ținând cont de un factor de siguranță de 3 metri. Pentru a doua opțiune, înmulțim cu două treimi: 258 * 2/3 = 172 cm, ținând cont de un factor de siguranță de 2 metri.

Cămașa cămașei pentru coloana 52 x 1 este 975 / 5.2 / 3.14 = 59 cm * 2/3 = 39 cm. Dar aceasta este pentru camerele cu tavane înalte.

Calculul frigiderului cu flux direct

Dacă rezervorul cu flux direct este utilizat ca post-răcitor într-o coloană de distilare a distilării lichidului, se alege cea mai mică și cea mai compactă versiune. Putere suficientă de 30-40% din capacitatea nominală a coloanei.

Un frigider cu flux direct se face fără o spirală în golul dintre sacou și conducta interioară, apoi se începe selectarea în manta, iar apa de răcire este furnizată prin conducta centrală. În acest caz, cămașa este sudată pe conducta de alimentare cu apă la condensatorul de reflux. Acesta este un mic „creion” lung de aproximativ 30 cm.

Dar dacă una și aceeași sursă de flux direct este folosită atât în ​​distilare, cât și în distilare, fiind o unitate universală, ele provin nu din nevoile Republicii Kazahstan, ci din puterea maximă de încălzire în timpul distilării.

Pentru a crea un debit turbulent de abur în frigider, permițând asigurarea unei viteze de transfer de căldură de cel puțin 10 wați / mp. cm, este necesar să se asigure o viteză a aburului de aproximativ 10-20 m / s.

Gama de diametre posibile este suficient de largă. Diametrul minim este determinat din condițiile în care nu se creează o presiune mare în cub (nu mai mult de 50 mm de apă de coloană), dar maximul prin calcularea numărului Reynolds în funcție de viteza minimă și coeficientul de viscozitate cinematică maximă a vaporilor.

Pentru a nu intra în detalii inutile, dăm cea mai comună definiție: „Pentru a menține un mod turbulent de mișcare a aburului în conductă, este suficient ca diametrul interior (în milimetri) să nu fie mai mult de 6 ori mai mare decât puterea de încălzire (în kilowati)”.

Diametrul recomandat al conductei de abur

Pentru a preveni aerisirea jachetei de apă, este necesară menținerea unei viteze liniare a apei de cel puțin 11 cm / s, dar o creștere excesivă a vitezei va necesita multă presiune în alimentarea cu apă. Prin urmare, intervalul optim este de la 12 la 20 cm / s.

Pentru a condensa aburul și a răci condensul la o temperatură acceptabilă, trebuie să alimentați apă la 20 ° C într-un volum de aproximativ 4,8 cm / s cubi (17 litri pe oră) pentru fiecare kilowatt de putere de intrare. În acest caz, apa se va încălzi până la 50 de grade - până la 70 ° C. În mod firesc, va fi necesară mai puțină apă iarna, iar atunci când folosiți sisteme autonome de răcire, de aproximativ o dată și jumătate.

Pe baza datelor anterioare, puteți calcula aria secțiunii transversale a decalajului inelar și diametrul interior al cămășei. Este necesar să se țină seama de sortimentul disponibil de țevi. Calculele și practicile au arătat că un decalaj de 1-1,5 mm este suficient pentru a respecta toate condițiile necesare. Aceasta corespunde unei perechi de conducte: 10x1 - 14x1, 12x1 - 16x1, 14x1 - 18x1, 16x1 - 20x1 și 20x1 - 25x1.5, care acoperă întreaga gamă de capacități utilizate acasă..

Există un alt detaliu important al ramjetului - o rană în spirală pe o conductă de abur. O astfel de spirală este realizată din sârmă cu un diametru care asigură un spațiu de 0,2-0,3 mm la suprafața interioară a cămășii. Se înfășoară cu o treaptă egală cu 2-3 diametre ale conductei de abur. Scopul principal este de a centra conducta de abur, în care în timpul funcționării temperatura este mai mare decât în ​​conducta de cămașă. Aceasta înseamnă că, datorită expansiunii termice, țeava de abur se întinde și se îndoaie, sprijinindu-se de cămașă, există zone moarte care nu sunt spălate de apă de răcire, ca urmare, eficiența frigiderului scade brusc. Avantajele suplimentare ale înfășurării în spirală sunt căile mai lungi și crearea turbulenței în fluxul de apă de răcire..

Rezervorul bine proiectat cu flux înainte poate utiliza până la 15 wați / mp. cm zona de transfer de căldură, confirmată experimental. Pentru a determina lungimea părții răcite a ramjetului, folosim o putere nominală de 10 W / mp. cm (100 sq cm / kW).

Zona de transfer de căldură necesară este egală cu puterea de încălzire în kilowati, înmulțită cu 100:

S = P * 100 (mp).

Lungimea circumferinței exterioare a conductei de abur:

Lokr = 3,14 * D.

Înălțimea cămășii de răcire:

H = S / L.

Formula generală de calcul:

H = 3183 * P / D (putere în kW, înălțime și diametrul exterior al conductei de abur în milimetri).

Exemplu de calculator de flux înainte

Putere de încălzire - 2 kW.

Poate utilizarea țevilor 12x1 și 14x1.

Zonele transversale - 78,5 și 113 mp. mm.

Volumul aburului este de 750 * 2 = 1500 metri cubi. cm / s.

Viteze de abur în conducte: 19,1 și 13,2 m / s.

O conductă de 14x1 pare de preferat, deoarece vă permite să aveți o marjă de putere, rămânând în intervalul recomandat de viteză a aburului.

Țeavă pereche pentru o cămașă - 18x1, decalajul inelar va fi de 1 mm.

Debitul apei: 4,8 * 2 = 9,6 cm3 / s.

Suprafața inelară este 3,14 / 4 * (16 * 16 - 14 * 14) = 47,1 mp. mm = 0,471 mp. vedea.

Viteza liniară - 9,6 / 0,471 = 20 cm / s - valoarea rămâne în limitele recomandate.

Dacă decalajul inelar a fost de 1,5 mm - 13 cm / s. Dacă 2 mm, atunci viteza liniară ar scădea la 9,6 cm / s și ar trebui să furnizeze apă peste volumul nominal, numai pentru ca frigiderul să nu fie aerisit - o pierdere de bani.

Înălțimea cămășii - 3183 * 2/14 = 454 mm sau 45 cm. Factorul de siguranță nu este necesar, totul este luat în considerare.

Rezultat: 14x1-18x1 cu înălțimea părții răcite 45 cm, debitul nominal al apei - 9,6 metri cubi. cm / s sau 34,5 litri pe oră.

La o putere nominală de 2 kW de încălzire, frigiderul va produce 4 litri de alcool pe oră, cu o alimentare bună.

Camerele de debit eficiente și echilibrate în timpul distilării ar trebui să aibă un raport între rata de eșantionare și puterea de încălzire și consumul de apă de răcire de 1 litru / oră - 0,5 kW - 10 litri / oră. Dacă puterea este mai mare, vor exista pierderi mari de căldură, mici - puterea utilă de încălzire va scădea. Dacă debitul de apă este mai mare, rezervorul cu flux direct are un design ineficient.

O coloană de distilare poate fi utilizată ca bere. Echipamentele pentru coloanele brew au propriile sale caracteristici, dar a doua distilare diferă în principal în tehnologie. Există mai multe caracteristici pentru prima distilare și este posibil ca nodurile individuale să nu fie aplicabile, dar acesta este un subiect pentru o altă discuție..

Pe baza nevoilor reale ale gospodăriei și a sortimentului existent de conducte, vom calcula opțiunile tipice pentru o coloană de distilare folosind metodologia de mai sus.

P.S. Ne exprimăm recunoștința pentru sistematizarea materialului și ajutăm la pregătirea articolului utilizatorului forumului nostru Igor Gor.