Автор Тема: Змеевик или прямоточник?  (Прочитано 55349 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн ИгорьАвтор темы

  • Администратор
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 14553
  • Спасибо
  • -Отправлено: 1095
  • -Получено: 8908
  • Думи мої думи...
    • Каптерка
Отвечал на вопросы в личке, решил вынести свои басни на форум. Следующий раз не буду так много писать, а дам ссылку...

Цитировать (выделенное)
А скажи, чем все-таки плохо для скороварки скрутить змеевик и вварить его в металлический или нержовый "стакан" и пустить через него водяное охлаждение..
Много причин. Первая и главная - нужно использовать холодильник, не создающий возможности появления в кубе избыточного давления, даже небольшого. Для этого холодильник должен быть коротким и широким. Кроме того, нужно исключить саму возможность появления в холодильнике конденсатных пробок, которые приводят к колебаниям кубового давления. На вертикальной широкой трубе прямоточника такое физически невозможно, а в змеевике - это болезнь. Витки идут почти горизонтально, а то и с противоположным уклоном и конденсат накапливается, перекрывая сечение трубы. Чем это опасно - напишу ниже.
Кроме того, все учебники теплотехники говорят о том, что для эффективного теплообмена нужно как можно быстрее удалять "теплообменявшиеся" вещества из зоны теплообмена. На вертикальном прямоточнике конденсат просто слетает вниз по вертикальной трубе. А на змеевике?

Теперь о вреде колебаний кубового давления.

Температура кипения системы Вода-Спирт очень зависит от давления. Стоит ему приподняться, кипение прекращается до тех пор, пока жидкость не нагреется до новой температуры кипения, соответствующей новому давлению. Подаваемое тепло не исчезает, а накапливается в виде более высокой температуры. если давление сбросить, эта энергия высвобождается, происходит бурное вскипание (например, как в перегретой системе охлаждения автомобиля. Вроде уже не кипит, но стоит снять пробку радиатора (сбросить давление), и жидкость резко, бурно вскипает.

Если в змеевике создалась пробочка стекающего конденсата, чтобы ее вытолкнуть, в кубе должно создаться какое-то давление. Пока оно будет расти, кипение призамедляется, тепло накапливается, а когда давления хватает чтобы выплюнуть эту пробочку, происходит эффект снятой пробки радиатора автомобиля - кубовая жидкость резко вскипает, в змеевик идет больше пара, он дает больше конденсата, снова рождается пробка, процесс повторяется.
Каждое вскипание приводит в лучшем случае к поднятию брызг кубовой жидкости, а в худшем - к выбросу потока вспененной браги в холодильник.
Цитировать (выделенное)
я бы хотел между кубом и холодильником попробовать сухопарник-прикубник (2-х или 3-х литровая стеклянная банка).
Сухопарник - единственная возможность не пустить эти брызги в продукт. Но зачем сначала рождать проблему брызг, и спользуя змеевик, а потом доблестно ее преодолевать сухопарниками, если прямоточник просто не создает таких проблем?
Если применять прямоточник, сухопарник можно сделать в виде широкой восходящей трубы. Если ее проткнуть водяными трубками, добавляется эффект парциальной конденсации, система работает подобно аламбику. Вот как я это делаю на базе куба из пивного кега. На эскизе есть ошибка в диаметре проволоки, да и от таких диаметров я отказался. Сейчас делаю рубашку д.22х1.5 длиной 600 мм, внутреннюю трубу делаю из д.16х1, в кольцевой водяной зазор толщиной 1,5 мм навиваю и припаиваю спираль из проволоки 1 мм.

http://files.homedistiller.ru/images/163/dist.gif
Змеевик или прямоточник?
http://files.homedistiller.ru/images/163/z59.jpg
Змеевик или прямоточник?
http://files.homedistiller.ru/images/163/z57.jpg
Змеевик или прямоточник?
Не тот глуп, кто не знает, но тот, кто знать не хочет.
Григорий Сковорода

Оффлайн IgorKip

  • Модератор
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 2835
  • Спасибо
  • -Отправлено: 266
  • -Получено: 493
  • Мы еще полетаем
в кольцевой водяной зазор толщиной 1,5 мм навиваю и
А есть к-л соображения по шагу навивки исходя из диаметра и длинны внутренней трубы холодильника?

Оффлайн ИгорьАвтор темы

  • Администратор
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 14553
  • Спасибо
  • -Отправлено: 1095
  • -Получено: 8908
  • Думи мої думи...
    • Каптерка
Не тот глуп, кто не знает, но тот, кто знать не хочет.
Григорий Сковорода

Оффлайн IgorKip

  • Модератор
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 2835
  • Спасибо
  • -Отправлено: 266
  • -Получено: 493
  • Мы еще полетаем
Как раз сейчас собрался сварганить прямоточник для скороварки. Вот и задумался про шаг проволоки. Похоже сильно часто тоже нехорошо. У меня будет внутренняя трубка d=10мм. думаю сделать шаг ок 15..20мм. Чисто на интуиции, без научного подхода.
« Последнее редактирование: 25-01-2013, 17:45:07 от IgorKip »

Оффлайн FlyHalf

  • Опытный
  • ***
  • Сообщений: 363
  • Спасибо
  • -Отправлено: 28
  • -Получено: 63
 Думаю, при маленьком шаге вода будет искать свой путь, не по спирали.
Также, увеличится давление в трубках.

добавлено: 25-01-2013, 18:18:00
И про змеевик. Очень трудно регулировать отбор, слижком поздняя реакция на регулировку.
« Последнее редактирование: 25-01-2013, 18:18:00 от FlyHalf »

Оффлайн ИгорьАвтор темы

  • Администратор
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 14553
  • Спасибо
  • -Отправлено: 1095
  • -Получено: 8908
  • Думи мої думи...
    • Каптерка
У меня будет внутренняя трубка d=10мм. думаю сделать шаг ок 15..20мм. Чисто на интуиции, без научного подхода.
Назначение спирали - скорее центровка, чем закручивание потока. Я стараюсь делать шар примерно равным диаметру.
Не тот глуп, кто не знает, но тот, кто знать не хочет.
Григорий Сковорода

Оффлайн дрюксель 13/666

  • Наблюдатель
  • *
  • Сообщений: 2
  • Спасибо
  • -Отправлено: 0
  • -Получено: 0
А я ещё и во внутрь прямоточника добавляю растянутую пружинку из проволоки 2-3 мм, таким образом конденсат стекает по спирали внутри прямоточника размазываясь по холодным стенкам внутренней трубки, за счёт этого можно урезать длину прямоточника и существенно уменьшить расход воды.

Оффлайн Dimassik

  • Профессионал
  • *****
  • Сообщений: 1695
  • Спасибо
  • -Отправлено: 1398
  • -Получено: 159
  • Це не моя світлина, а мого собаки Графа
А я ещё и во внутрь прямоточника добавляю растянутую пружинку из проволоки 2-3 мм, таким образом конденсат стекает по спирали внутри прямоточника размазываясь по холодным стенкам внутренней трубки, за счёт этого можно урезать длину прямоточника и существенно уменьшить расход воды.
кроме того, все учебники теплотехники говорят о том, что для эффективного теплообмена нужно как можно быстрее удалять "теплообменявшиеся" вещества из зоны теплообмена. На вертикальном прямоточнике конденсат просто слетает вниз по вертикальной трубе.
Вот и ответ, при любых задержках в зоне конденсации пара, теплообмен ухудшится.
Спираль примененная между внутренней и внешней трубке охлаждения добавит намного КПД прямоточника.
9099-0
Хотя если прямоточник предназначен не для конденсации пара, а для доохлаждения продукта, то есть смысл задержать спиртсодержащюю жидкость в нем (прямоточнике), для более лучшего охлаждения, даже без спирали, а просто, чтобы жидкость не "пролетала" по нему, а постоянно находилась в нем, для большего контакта с холодными стенками холодильника, повторяю это приемлемо для доохлаждение жидкости, НО не пара. Опять же это не аксиома, а мое понимание процесса. Если не прав, с удовольствием выслушаю опровержения. :)
И ничего не могу пообещать пока не отправлю НБК Димассику.(С) Игорь

Оффлайн dp0889g

  • Новичок
  • **
  • Сообщений: 13
  • Спасибо
  • -Отправлено: 0
  • -Получено: 0
Думаю, спираль во внутренней трубке ухудшит теплообмен, так как на ней будет задерживаться пристеночная пленка продукта, которая в свою очередь плохо проводит тепло.

Оффлайн дрюксель 13/666

  • Наблюдатель
  • *
  • Сообщений: 2
  • Спасибо
  • -Отправлено: 0
  • -Получено: 0
Думаю, спираль во внутренней трубке ухудшит теплообмен, так как на ней будет задерживаться пристеночная пленка продукта, которая в свою очередь плохо проводит тепло.
Ну не знаю теоретически как и что там ухудшает, но СС вытекает бодренько и всегда холодный, он же ведь очень текучий почти как керосин, и это из 25-30 см прямоточников со спиралькой внутри, правда не по пару, а жидкий уже СС который предварительно сконденсировался в дефлегматоре.

Оффлайн ИгорьАвтор темы

  • Администратор
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 14553
  • Спасибо
  • -Отправлено: 1095
  • -Получено: 8908
  • Думи мої думи...
    • Каптерка
Это не тот случай.
Для конденсации 1 кг спирта нужно отвести 840 единиц тепла,  для его охлаждения на 50 градусов - всего 120, в 7 раз меньше!
На воде эта разница - в 10 раз. У нас не вода и не спирт, но мы стремимся охладить не на 50, а на 70 градусов...
Можно утверждать, что конденсация - 90% теплообмена, охлаждение - 10%.

25-30 сантиметров с спиральной справляется с 10% мощности? отлично.
Сколько сантиметров понадобится для 100%?

Кстати, какая мощность нагрева и какие диаметры трубок?

Мой вариант. На доохлаждении спирта в колонне я использую холодильник с охлаждающей трубкой д.8, вокруг которой спирт течет в рубашке д.10 мм без спирали. Длина холодильника - 20 см, максимальный поток конденсата, при котором спирт на выходе ледяной - 3 литра в час. Приняты меры, чтобы конденсат заполнял весь предоставленный ему объем холодильника полностью.


Я хотел бы подчеркнуть один момент.
Если скорость пара на входе в трубку 10-20 м/с (ниже расскажу как считать эту скорость), пар ведет себя как сигаретный дым, выпускаемый кольцами. Его внешний слой тормозится стенками, и как-бы накатывается на холодную трубку... Как баранка, вращающаяся изнутри наружу... Как бесконечный рукав, выворачиваемый наизнанку. Это наилучшая модель поведения пара в трубе, наиболее эффективная. Никакие искусственные завихрители не направят пар так удачно. Такое вращение обеспечивает наиболее короткую зону конденсации, надо только обеспечить максимально быстрое удаление конденсата из этой зоны. Чтобы "разворачивающийся рукав" прикасался к холодной стенке, а не к горячему слою прилипшего, застрявшего конденсата.

Изменение скорости пара в пределах 10-20 м/с не изменяет поведения пара, а только меняет размер зоны конденсации. До скорости 10 м/с завихрние слабое, но возможности холодильника оказываются избыточными, и пар успешно конденсируется "как попало". При дальнейшем увеличении скорости пара размер зоны конденсации начинает непропорцилнально расти. Конденсата оказывается много, он не успевает удаляться, и "рукав" пара раскатывается все дальше и дальше, и пар начинает проскакивать на выход.

Я пришел к выводу, что есть смысл строить дистилляторы исходя из полной мощности нагрева и скорости пара 15-20 м/с. Тогда каждой полезной мощности нагрева соответствуем минимально допустимый внутренний диаметр паровой трубки.

1000 ватт   7-8 мм
1500 ватт 8-10 мм
2000 ватт   10-12 мм
2500 ватт 11-13 мм
3000 ватт   13-15 мм
4000 ватт   15-17 мм
5000 ватт   16-19 мм

Это так, приблизительно.

Это мои выводы на сегодняшний день (последний - как минимум - год). Не догма. Нужно рассмотреть еще некоторые аспекты. Но как бы там ни было, как минимум пара десятков дистилляторов Двн 14 и 17 уже успешно трудятся при мощности ТЭНа 4.5 кВт.

Для тех, кто читает не с начала, напомню. Высота паровой трубки 50-60 см, толцина водяной рубашки - 1-1.5мм. В рубешке проволочная спираль с шагом 1-2 диаметра трубы.

Как посчитать скорость пара.

Приближенная формула такова.
Если мощность в ваттах два раза разделить на диаметр в миллиметрах, получим приближеное значение скорости пара на входе в холодильник в метрах в секунду. Чтобы оно из приближенного стало точным, достаточно умножить результат на 0,955.

подробности тут.
« Последнее редактирование: 18-02-2013, 09:35:09 от Игорь »
Не тот глуп, кто не знает, но тот, кто знать не хочет.
Григорий Сковорода

Оффлайн Samodelkin

  • Постоялец
  • **
  • Сообщений: 221
  • Спасибо
  • -Отправлено: 28
  • -Получено: 21
Сегодня выжал из своего прямоточника максимум, материал нержавейка, L=550мм. Dвнутренний =16мм. толщина стенки 0,5мм. зазор между трубками 1.6мм. со спиралью внутри из проволоки 1,5мм.
При входящей воде с Т= 22С. и выходящей около 60С. можно было получать до 8,5 литров в час  с температурой  СС до 40С.
Так-так-та-а-ак?!..

Оффлайн chelovechik

  • Политолог
  • Эксперт
  • *
  • Сообщений: 9644
  • Спасибо
  • -Отправлено: 344
  • -Получено: 1863
    • www.vilenoff.com
Samodelkin, А какая мощя подводилась?

Оффлайн Samodelkin

  • Постоялец
  • **
  • Сообщений: 221
  • Спасибо
  • -Отправлено: 28
  • -Получено: 21
Samodelkin, А какая мощя подводилась?
Я так думаю что полезная получается около 4 киловатт, а сколько подавалось не могу сказать, так как грел на двух газовых печках, и сколько с них я выжимал мне не известно. Забываю весы и дома в гараж притащит, сунул бы их под  баллон, и хотя бы примерно посчитал.
Так-так-та-а-ак?!..

Оффлайн андрей64

  • Мастер
  • ****
  • Сообщений: 884
  • Спасибо
  • -Отправлено: 37
  • -Получено: 108
  • дистилляторщик - любитель
пар ведет себя как сигаретный дым, выпускаемый кольцами. Его внешний слой тормозится стенками, и как-бы накатывается на холодную трубку... Как баранка, вращающаяся изнутри наружу... Как бесконечный рукав, выворачиваемый наизнанку. Это наилучшая модель поведения пара в трубе, наиболее эффективная.
Эффект Торо. Торнадо...
я жёвтоблакитны