Как использовать дефлегматор вместо холодильника
Кожухотрубный холодильник в режиме дефлегматора
Посл. ред. 14 Марта 18, 00:44 от Dimonio
Посл. ред. 14 Марта 18, 14:35 от Nick_KRD
Посл. ред. 14 Марта 18, 14:11 от Dimonio
Вот эта штука, тоже на базе КТ причем с более скромными параметрами никуда ни чем не плевалась, работала на максималке.
Был только один вопрос, как влияет подача переохлажденной флегмы в колонну на процесс.
Там весь конденсат проходил через весь КТ с отрицательным уклоном и возвращался в колонну, часть шла в отбор.
Посл. ред. 14 Марта 18, 15:23 от Dimonio
Решил, что ничего с этим не поделать. Нужно делать димрот Зингельшухер, 16 Марта 18, 10:16
как его заставить работать эффективно в режиме дефлегматора? Dimonio, 14 Марта 18, 14:10
Прекрасно он будет работать в качестве парциального дефлегматора на аппарате с отбором по пару. Newocelot, 17 Марта 18, 02:16
А вообще-то надо было сначала рассчитать скорость пара. Newocelot, 17 Марта 18, 02:16
производителю этого металлолома :
евреи не жалейте заварки и чай будет вкусным.
Посл. ред. 17 Марта 18, 18:46 от SedoY
Все размещаемые материалы отражают исключительно мнения их авторов и могут не совпадать с мнением Администрации форума ХоумДистиллер.
© 2021 ХоумДистиллер (форум самогонщиков, пивоваров, виноделов, ректификаторов, зерновиков) & Simple Machines LLC
ПК версия
Добро пожаловать на ХоумДистиллер!
Хорошо, что ты зашел к нам, у нас много полезной информации и отличный ПОИСКОВИК в помощь!
Предупреждаем, Форум использует cookie файлы.
А нужен ли дефлегматор?
Обычно, тарельчатая колонна собирается в такой последовательности: куб, на нем стоит, собственно, флейта, потом дефлегматор, потом поворот на 180 вниз, потом холодильник и бутыль для продукта. Задача дефлегматора – дозированно пускать пары (или вообще не пускать) дальше в холодильник. Причем пропускаются самые легкокипящие фракции на данный момент в колонне. Технически говоря, управление по пару.
А если на флейту поставить обратный холодильник димрота (или голову от примы) с узлом отбора внизу? То есть, если кран отбора перекрыт, вся флегма и так возвращается в колонну. Со временем фракции там выстраиваются в очередь и можно чуть приоткрыть кран, чтоб капали те же самые легкокипящие фракции.
Может, в классической конструкции есть какие-нибудь весомые преимущества, которые обратный холодильник не в состоянии обеспечить?
Тарельчатая колонна или царга с насадкой – суть одно и то же.
Посмотрите видео про типы колонн в разделе для новичков, там все разъяснено.
Хорошо живет на свете Винни-Пух.
Может, в классической конструкции есть какие-нибудь весомые преимущества, которые обратный холодильник не в состоянии обеспечить?
ну вы же сами себе ответили немного выше : “Технически говоря, управление по пару“
т.е если дефлегматор (неважно сделан ли он как димрот.. кожухотрубный и т.п ) работает на пролёт пара – т.е. реализует “управление по пару” – то тогда возможна (и имеет смысл) дополнительная степень регулирования процессом этого пролёта.. более грубая – потоком воды.. или более тонкая – температурой этого потока воды..
если же дефлегматор – как в “Приме” и большинстве других реализациях РК – работает просто как ограничитель.. как выключатель.. для прохождения пара дальше.. то понятно что данная возможность “управлять по пару” здесь не реализуется.. да и не нужна.. поскольку просто нужно подобрать адекватную нагревателю мощность дефлегматора и включать\выключать его на этой мощности..
что является преимуществом, а что недостатком – вопрос интересный – поскольку зачастую дополнительная степень свободы – это дополнительная головная боль ею управлять.. тем более что реализация “управления по пару” во всех тех аппаратах что я видел реализована мягко говоря непродуманна.. поскольку пусть даже мощные, но короткие дефлегматоры работают как регуляторы плохо – зато они как выключатели хорошо работают…
P.S. не Бог естественно – могу и ошибаться..
>> пусть даже мощные, но короткие дефлегматоры
Вот, в точности, причина моего вопроса. Мне вот это как раз и непонятно управление по пару всегда сложнее, хотя бы потому, что любой дефлегматор весьма инерционен, особенно если он толст и короток. Также они очень чувствительны к малейшим перепадам температур и потока воды. По жидкости же – настроил один раз холодную воду в обратном холодильнике, чтоб вытекала горячая вода и крути себе кран отбора. Все предсказуемо и повторяемо. Но! Большинство коммерческих продуктов на сегодняшнем рынке используют именно “классическую” схему, с дефом и прямым холодильником. Зачем?
Я тут вчера поставил эксперимент – собрал конструкцию (см. фото) и перегнал виноградное и ячменное вина. Обычно такие “вкусные” бражки гоню на тарельчатой колонне, и их вкус сразу “из-под коровы” прекрасно помню. А тут больше на шмурдяк оно похоже получилось, чем на благородный полуфабрикат. Понятно, что дубовая щепа и месяц в стекле позитивно скажутся на вкусе, но все равно мне непонятно, почему такая разница. Ведь действительно, что тарельчатая колонна, что царга с наполнителем – суть та же. Но почему вкус разный?!
Вложения:
Куда девалось мое последнее сообщение (только что)? Я его написал, но картинка не прикрепилась. Отредактировал и сохранил – пропало совсем. И еще раз не дает его создать, пишет, что дубликат сообщения. Что я делаю не так?
В спам попало, вернул
Хорошо живет на свете Винни-Пух.
управление по пару всегда сложнее, хотя бы потому, что любой дефлегматор весьма инерционен,
что тарельчатая колонна, что царга с наполнителем – суть та же. Но почему вкус разный?!
и ещё – я бы не стал ставить знак тождество между колпачковой тарелкой и мочалкой.. Сами знаете – с мочалками – упало давление – значит всё упало, а с тарелками – уже как то не так..
будете смеяться у меня пар из дефлегматора выходит 68 градусов температура кипения конечно 78 % а температура конденсации начинается когда он увидит холодную стенку только кто ему это даст по ка он не доползет куда надо
Для дистилляции, в особенности для первого перегона дефлегматор не обязателен. Нужен дистиллятор, а для первого перегона достаточно простого прямоточника.
Дефлегматор отличается в тч наличием узла отбора и возврата флегмы, что для дистилляции не имеет практического предназначения.
Подменив дистиллятор дефлегматором многие не буду различать понятия дистилляция и ректификация.
т.е используют дефлегматор как обычный холодильник дистиллятора..
И что? Какой деф может работать, как прямоточник?
я видел как обратном режиме (наклоне) работает димрот.. и выдел как так же может работать рубашечный..
про убашечный ссылку не сохранил.. но точно видел..
может работать рубашечный..
Может, но все равно это дефлегматор, а не дистиллятор. У него свое основное предназначение, также может при определенных условиях и поставленных задачах выполнять функцию дистиллятора.
У дистилляторов свое предназначение – основное это быстрый перегон браги.
ПС: в качестве дистиллятора может работать и доохладитель, например от колонны Прима. Кстати, многие зарубежные коллеги так и делают – сьемный доохладитель, рассчитанные под дист диаметры паропровода и рубашки и их длина; обычно производится доработка завихрителем и/или завихрителями.
но все равно это дефлегматор, а не дистиллятор.
возможно они как то и различаются, но судя по всему я пока ещё не достиг понимания.. всегда думал что задача этого аппарата превращать пар в жидкость вне зависимости от того где он стоит в самогонном аппарате.. а его целевое назначение – дефегматор или доохладитель (дестиллятор, конденсер) определяется его местом работы..
его целевое назначение – дефегматор или доохладитель (дестиллятор, конденсер) определяется его местом работы..
Попробую еще раз. Допустим имеем 120л браги, как наш форумчанин и еще столько же на подходе. Ее нужно быстро перегнать, брагу по известным причинам всегда нужно быстро перегонять. Можно, как он 4 подхода по 30л, а мона, например, весь обьем за раз. Что для этого нужно? Первое, увеличить подаваемую мощность, чтобы брага быстрее нагревалась, например 12 квт и подобрать соответствующий дистиллятор, который бы утилизировал бы эти 12 квт, куб соответствующего обьема и мощными тэнами и подходящую электросеть. Дефлегматоров на 12 квт не бывает, нет в этом необходимости, да и не каждый прямоточник справится с такой задачей. Поэтому останавливаем свой выбор на добротном дисте-кожухотрубнике, например. Цифры взяты “с потолка” для наглядности.
ПС: у кого малые обьемы и периодичность работы, то конечно можно использовать в качестве дистиллятора и деф от колонны. Но…
Другой пример. У Вас колонна Прима Тора из нержавейки и очень хочется получить продукт с органолептикой исходника и без посторонних запахов. Для перегона браги по этому случаю будет нужен отдельный дистиллятор из меди, которая подходит для этой цели лучше, чем нержа.
И еще. Если принадлежность девайса определялась бы местом его работы, то следует учесть, что дистиллятор не может работать в качестве дефлегматора – не позволяет конструктив, а использовать, например, в качестве доохладителя в колонне дефлегматор или мощный кожухотрубник, просто глупо.
И, наконец. Многим винокурам не нужна рек колонна с дефлегматором. Просто не нужен спирт, а нужен дистиллятор. Делая второй перегон на дистилляторе дробным большинство винокуров производят вкусные напитки и не подозревают о существовании рек.колонны с дефлегматором.
Вертикальный кожухотрубный дефлегматор или холодильник
Самый распространенный в промышленности тип теплообменника – кожухотрубник. Вариант его конструктивного исполнения зависит от задач, стоящих перед пользователями. Кожухотрубник не обязательно должен быть многотрубным – обычный рубашечный дефлегматор, прямоточный (а) или противоточный (б) холодильник типа «труба в трубе» — это тоже кожухотрубники.
Применяются и одноходовые теплообменники с перекрестноточным движением теплоносителей (в). Но наиболее эффективна и часто используемая для многотрубных теплообменников – многоходовая перекрестноточная схема (г).
При этой схеме один поток жидкости или пара движется по трубам, а навстречу ему зигзагообразно, многократно пересекая трубы, движется второй теплоноситель. Это гибрид противоточного и перекрестного вариантов, который позволяет сделать теплообменник максимально компактным и эффективным.
Принцип работы кожухотрубных теплообменников и сфера их применения
В самогоноварении многоходовые перекрестноточные холодильники принято называть кожухотрубниками (КХТ), а их однотрубный вариант – противо- или прямоточным холодильником. Соответственно, при использовании этих конструкций в качестве дефлегматоров — кожухотрубными и рубашечными дефлегматорами.
В домашних самогонных аппаратах, бражных и ректификационных колоннах подачу пара осуществляют в эти теплообменники по внутренним трубам, а охлаждающей воды – в кожух. Любого промышленного конструктора-теплотехника это бы возмутило, так как именно в трубах можно создать высокую скорость теплоносителя, значительно увеличив теплоотдачу и КПД установки. Однако у винокуров свои цели и не всегда нужен высокий КПД.
Например, в дефлегматорах для паровых колонн, наоборот, требуется смягчить градиент температур, размазать зону конденсации как можно больше по высоте, и, сконденсировав необходимую часть пара, не допустить переохлаждения флегмы. Да еще и точно регулировать этот процесс. На первый план выходят совсем другие критерии.
Среди применяемых в самогоноварении холодильников наибольшее распространение получили змеевики, прямоточники и кожухотрубники. Каждый из них имеет свою сферу использования.
Для аппаратов с низкой (до 1,5-2 л/час) производительностью наиболее рационально применение небольших проточных змеевиков. При отсутствии проточной воды змеевики тоже дают фору другим вариантам. Классический вариант – змеевик в ведре с водой. Если есть водопровод и производительность аппарата до 6-8 л/ч, то преимущество имеют прямоточники, сконструированные по принципу «труба в трубе», но с очень малым кольцевым зазором (около 1-1,5 мм). На паровую трубу спиралевидно навивают проволоку с шагом 2-3 см, которая центрирует паровую трубу и удлиняет путь охлаждающей воды. При мощностях нагрева до 4-5 кВт это самый экономичный вариант. Кожухотрубник, безусловно, может заменить прямоточник, но стоимость изготовления и расход воды будет повыше.
Кожухотрубник выступает на первый план при автономных системах охлаждения, поскольку совершенно нетребователен к давлению воды. Как правило, обычного аквариумного насоса хватает для успешной работы. Кроме того, при мощностях нагрева от 5-6 кВт и выше кожухотрубный холодильник становится практически безальтернативным вариантом, так как длина прямоточного холодильника для утилизации высоких мощностей будет нерациональной.
Кожухотрубный дефлегматор
Для дефлегматоров бражных колонн ситуация несколько иная. При малых, до 28-30 мм, диаметрах колонн наиболее рационален обычный рубашечник (в принципе тот же кожухотрубник).
Для диаметров 40-60 мм лидером становится дефлегматор Димрота. Это высокоточный охладитель с четкой регулируемостью мощностью и абсолютной несклонностью к завоздушиванию. Димрот позволяет настроить режимы с наименьшим переохлаждением флегмы. При работе с насадочными колоннами он, благодаря своей конструкции, дает возможность центрировать возврат флегмы, наилучшим образом орошая насадку.
Кожухотрубник выходит на передний план при системах автономного охлаждения. Орошение насадки флегмой происходит не в центре колонны, а по всей плоскости. Это менее эффективно чем у Димрота, но вполне допустимо. Расход воды при таком режиме у кожухотрубника будет ощутимо выше нежели у Димрота.
Если нужен конденсатор для колонны с жидкостным отбором, то Димрот вне конкуренции за счет точности регулировки и малого переохлаждения флегмы. Кожухотрубник также применяют для этих целей, но переохлаждения флегмы трудно избежать и расход воды будет выше.
Основной причиной популярности кожухотрубников у производителей бытовых аппаратов является то, что они более универсальны в использовании, а их детали легко унифицируются. Кроме того, применение кожухотрубных дефлегматоров в аппаратах типа «конструктор» или «перевертыш» вне конкуренции.
Расчет параметров кожухотрубного дефлегматора
Расчет необходимой площади теплообмена можно выполнить по упрощенной методике.
1. Определить коэффициент теплопередачи.
λ, Вт/(м*К)
R, (м 2 К)/Вт
Формулы для расчетов:
Rs = R1 + R2 + R3 + R4, (м2 К)/ Вт;
2. Определить среднюю разницу температур между паром и охлаждающей водой.
Температура насыщенного спиртового пара Тп = 78,15 °C.
Максимальная мощность от дефлегматора нужна в режиме работы колонны на себя, что сопровождается максимальной подачей воды и минимальной её температурой на выходе. Поэтому примем, что температура воды на входе в кожухотрубник (15 — 20) — Т1 = 20 °C, на выходе (25 — 40) — Т2 = 30 °C.
Среднюю температуру (Тср) посчитаем по формуле:
Тср = (Твх — Твых) / Ln (Твх / Твых).
То есть, в нашем случае округленно:
Тср = (58 — 48) / Ln (58 / 48) = 10 / Ln(1,21) = 53 °C.
3. Рассчитать площадь теплообмена. Исходя из известного коэффициента теплопередачи (К) и средней температуры (Тср), определяем необходимую площадь поверхности для теплообмена (Sт) для требуемой тепловой мощности (N), Вт.
4. Геометрический расчет. Определимся с минимальным диаметром трубок. В дефлегматоре флегма идет навстречу пару, поэтому необходимо соблюсти условия для её свободного стекания в насадку без излишнего переохлаждения. Если сделать трубки слишком малого диаметра, можно спровоцировать захлеб или выброс флегмы в зону над дефлегматором и дальше в отбор, тогда о хорошей очистке от примесей можно будет просто забыть.
Минимальное суммарное сечение трубок при заданной мощности посчитаем по формуле:
750 – парообразование (см 3 / с кВт);
V – скорость пара (м/с);
Sсеч – минимальная площадь поперечного сечения трубок (мм 2 )
При расчетах дистилляторов колонного типа мощность нагрева выбирают исходя из максимальной скорости пара в колонне 1-2 м/с. Считается, что если скорость превысит 3 м/с, то пар будет гнать флегму вверх по колонне и забрасывать в отбор.
Если нужно утилизировать в дефлегматоре 1,8 кВт:
При известном диаметре труб d (см) находим минимально необходимую их суммарную длину:
L= 227/ (3,14* 1,6) = 45 см.
Если сделаем 3 трубки, то длина дефлегматора должна быть около 15 см.
Длину корректируют учитывая, что расстояние между перегородками должно примерно равняться внутреннему радиусу корпуса. Если число перегородок будет четным, то патрубки для подачи и слива воды окажутся на противоположных сторонах, а если нечетным – на одной стороне дефлегматора.
Увеличение или уменьшение длины труб в пределах величины радиуса бытовых колонн не создаст проблем с управляемостью или мощностью дефлегматора, так как соответствует погрешностям при расчете и может быть компенсировано дальнейшими конструктивными решениями. Можно рассмотреть варианты с 3, 5, 7 и более трубками, затем выбрать со своей точки зрения оптимальный.
Конструктивные особенности кожухотрубного теплообменника
Перегородки
Расстояние между перегородками ориентировочно равно радиусу корпуса. Чем меньше это расстояние, тем больше скорость потока и меньше возможность возникновения застойных зон.
Перегородки направляют поток поперек трубок, это ощутимо увеличивает КПД и мощность теплообменника. Также перегородки препятствуют прогибу трубок под воздействием тепловых нагрузок и увеличивают жесткость кожухотрубного дефлегматора.
В перегородках вырезают сегменты для прохода воды. Сегменты должны быть не меньше площади сечения патрубков для подачи воды. Обычно эта величина составляет около 25-30% от площади перегородки. В любом случае, сегменты должны обеспечить равенство скорости воды по всей траектории движения, как в трубном пучке, так и зазоре между пучком и корпусом.
Для дефлегматора, несмотря на его небольшую (150-200 мм) длину, есть смысл сделать несколько перегородок. Если их число будет четным, штуцеры окажутся на противоположных сторонах, если нечетным – на одной стороне дефлегматора.
При установке поперечных перегородок важно обеспечить как можно меньший зазор между корпусом и перегородкой.
Трубки
Толщина стенок трубок особого значения не имеет. Разность коэффициента теплопередачи для толщины стенки 0,5 и 1,5 мм ничтожно мала. По факту трубки являются термически прозрачными. Выбор между медью и нержавейкой, с точки зрения теплопроводности, также теряет смысл. При выборе нужно исходить из эксплуатационных или технологических свойств.
При разметке трубной доски руководствуются тем, что расстояния между осями трубок должно быть одинаковым. Обычно их размещают в вершинах и по сторонам правильного треугольника или шестиугольника. По этим схемам при одном и том же шаге возможно разместить максимальное количество трубок. Центральная трубка чаще всего становится проблемной, если расстояния между трубками в пучке не одинаковы.
На рисунке показан пример правильного расположения отверстий.
Для удобства сварки расстояние между трубками не стоит делать меньше 3 мм. Для обеспечения прочности соединений материал трубной решетки должен быть более твердым, чем материал труб, а зазор между решеткой и трубами – не более 1,5% от диаметра труб.
При сварке концы труб должны выступать над решеткой на расстояние равное толщине стенки. В наших примерах – на 1 мм, это позволит сделать качественный шов, оплавив трубу.
Расчет параметров кожухотрубного холодильника
Главное отличие кожухотрубного холодильника от дефлегматора состоит в том, что флегма в холодильнике течет в одном направлении с паром, поэтому слой флегмы в зоне конденсации увеличивается от минимального до максимального более плавно, а средняя его толщина несколько больше.
Для расчетов рекомендуем задавать толщину, равную 0,8 мм. В дефлегматоре же все наоборот – вначале толстый слой флегмы, слившейся со всей поверхности, встречает пар и практически не дает ему полноценно конденсироваться. Затем, преодолев этот барьер, пар попадает в зону с минимальной, порядка 0,5 мм толщиной, пленки флегмы. Это толщина на уровне её динамического удержания, конденсация происходит, в основном, в этой зоне.
Приняв среднюю толщину слоя флегмы равной 0,8 мм, на конкретном примере рассмотрим особенности расчета параметров кожухотрубного холодильника по упрощенной методике.
λ, Вт/(м*К)
R, (м 2 К)/Вт
Максимальные требования по мощности к холодильнику предъявляет первая перегонка, для которой и делают расчет. Полезная мощность нагрева – 4,5 кВт. Температура воды на входе – 20 °C, на выходе – 30 °C, пара – 92 °C.
Твых = 92 — 30 = 62 °C;
Тср = (72 — 62)/ Ln (72 / 62) = 67 °C.
Sт = 4500 / (67 * 855,6) = 787 см².
Минимальная суммарная площадь сечения труб:
S сеч = 4.5*750/10= 338 мм²;
Выбираем 7-ми трубный холодильник. Площадь сечения одной трубы: 338 / 7 = 48 мм или внутренний диаметр 8 мм. Из стандартного ассортимента труб подходит 10х1 мм (с внутренним диаметром 8 мм).
Внимание! При расчете длины холодильника нужен внешний диаметр – 10 мм.
Определяем длину трубок холодильника:
L= 787 / 3,14 / 1 = 250 см, следовательно, длина одной трубки: 250 / 7 = 36 см.
Проводим уточнение длинны: если корпус холодильника выполнен из трубы с внутренним диаметром 50 мм, то между перегородками должно быть 25 мм.
Следовательно, можно сделать 14 перегородок и получить патрубки ввода-вывода воды в разные стороны, или 15 перегородок и патрубки будут смотреть в одну сторону, также слегка подрастет мощность. Выбираем 15 перегородок и корректируем длину трубок до 37,5 мм.
Чертежи кожухотрубных дефлегматоров и холодильников
Производители не спешат делиться своими чертежами кожухотрубных теплообменников, а домашние мастера не особо в них нуждаются, но всё же некоторые схемы есть в публичном доступе.
Послесловие
Не следует забывать, что всё вышесказанное – теоретический расчет по упрощенной методике. Теплотехнические расчеты намного сложней, но в реальном бытовом диапазоне изменения мощностей нагрева и других параметров методика дает корректные результаты.
На практике коэффициент теплопередачи может оказаться другим. Например, из-за повышенной шероховатости внутренней поверхности труб слой флегмы станет выше расчетного, или холодильник будет расположен не вертикально, а под углом, что изменит его характеристики. Вариантов много.
Расчет позволяет достаточно точно определить размеры теплообменника, проверить как повлияет на характеристики изменение диаметра труб и без лишних затрат отвергнуть все негодные или гарантированно худшие варианты.