Автор Тема: Теплоизоляция и теплопотери  (Прочитано 5859 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн ИгорьАвтор темы

  • Администратор
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 18862
  • Спасибо
  • -Отправлено: 1210
  • -Получено: 13443
  • Думи мої думи...
    • Каптерка
Для успешной работы ректификационной колонны надо минимизировать количество дикой флегмы, то есть утеплять колонну.
В литературе пишут о том, что если количество дикой флегмы составляет 5% от ее общего количества, разделительная способность колонны падает катастрофически.
Поэтому можно считать максимально допустимым значением теплопотери колонны не более 3% от ее мощности,  потери от 1,5 до 3% можно считать удовлетворительным.
Хорошим  можно считать такое утепление, которое обеспечивает меньше 1,5% потерь.

Для определения теплопотерь можно использовать формулу из справочника Креля.


Большинство наших колонн имеет высоту насадочной части 1,5 метра, работают в помещениях с температурой 20 градусов, а для изоляции как правило используется вспененный полипропилен или полиэтилен с коэффициентом теплопроводности порядка 0,04 ватт/(м-К).
Мощность колонн в ваттах усредненно можно считать как 90% от площади сечения насадочной части.
Объединив эти данные для распространенных диаметров колонн, я посчитал потери при разных толщинах изоляции и получил цифры и сделал выводы.
 
          6мм  10мм  20мм  30мм  40мм  50мм
д. 32   11.8%  7.7%  4.6%  3.5%  3.0%  2.6%
д. 38    9.4%  6.1%  3.6%  2.7%  2.3%  2.0%
д. 40    8.8%  5.7%  3.3%  2.5%  2.1%  1.8%
д. 52    6.3%  4.0%  2.3%  1.7%  1.4%  1.2%
д. 60    5.3%  3.4%  1.9%  1.4%  1.1%  1.0%
д. 80    3.8%  2.4%  1.3%  0.9%  0.8%  0.7%
д.100    3.0%  1.8%  1.0%  0.7%  0.6%  0.5%


Цифры красного цвета - изоляция никуда не годная.
Сиреневого - слабая изоляция, необходимо увеличивать
Желтого - удовлетворительная, но при возможности желательно увеличить
Синий цвет - достаточная.
Серые цифры - изоляция чрезмерна. Лишние затраты на изоляцию.

При работе - скажем - в гараже с температурой около плюс 10, цифры меняются. С цветами разбирайтесь сами.
      6   10   20   30   40   50
32  13.8  9.0  5.4  4.1  3.5  3.1
38  11.0  7.1  4.2  3.2  2.7  2.3
40  10.3  6.6  3.9  2.9  2.4  2.1
52   7.4  4.7  2.7  2.0  1.6  1.4
60   6.2  3.9  2.2  1.6  1.3  1.2
80   4.4  2.8  1.5  1.1  0.9  0.8
100  3.5  2.1  1.2  0.8  0.7  0.6


Если работать при нулевой температуре, нужна еще более толстая изоляция...

      6    10   20   30   40   50
32  15.7  10.3  6.2  4.7  4.0  3.5
38  12.5   8.1  4.8  3.6  3.0  2.7
40  11.7   7.6  4.4  3.4  2.8  2.5
52  8.5    5.4  3.1  2.3  1.9  1.6
60  7.1    4.5  2.5  1.9  1.5  1.3
80  5.1    3.2  1.8  1.3  1.0  0.9
100 4.0    2.5  1.3  1.0  0.8  0.6


И специально для Димасика, который практикует ректификацию при температуре минус 20...

      10   30   50   100  150  200
32   12.9  6.0  4.4  3.2  2.7  2.4
38   10.2  4.6  3.3  2.4  2.0  1.8
40    9.5  4.2  3.1  2.2  1.8  1.6
52    6.8  2.9  2.1  1.4  1.2  1.0
60    5.7  2.3  1.7  1.1  0.9  0.8
80    4.0  1.6  1.1  0.7  0.6  0.5
100   3.1  1.2  0.8  0.5  0.4  0.3
 
« Последнее редактирование: 27-03-2017, 10:24:31 от Игорь »
Віриш ти в Бога чи ні, йому байдуже.
Важливо, щоб Бог в тебе вірив, а не навпаки.

Оффлайн Сергей Леонидович

  • Эксперт
  • ******
  • Сообщений: 5531
  • Спасибо
  • -Отправлено: 4661
  • -Получено: 2258
  • Дуже люблю Життя!
Спасибо!Полезная информация
Цінуйте життя, бо воно дуже швидко спливає

Оффлайн ИгорьАвтор темы

  • Администратор
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 18862
  • Спасибо
  • -Отправлено: 1210
  • -Получено: 13443
  • Думи мої думи...
    • Каптерка
В расчетах принята теплопроводность изоляции 0,04 вт/(м-К).
Теплопроводность воздуха чуть меньше - 0,03.
Поэтому, если изоляция колонны имеет кожух, и приняты меры против вертикальных перемещений воздуха под кожухом, толщину изоляции можно считать по наружному диаметру кожуха.
Так, например, моя колона д.60 фактически утепляется слоем 20 мм, но заперта в кожух наружным диаметром 125.
Можно считать, что толщина изоляции такой колонны составляет (125-60)/2 = 32 мм.

Расчеты показывают, что эта изоляция прекрасна для работы в отапливаемом помещении, удовлетворительна при работе в неотапливаемом помещении, и слабовата для работы на улице с температурой около нуля. Кстати, я заметил как-то при работе на улице при температуре чуть больше нуля ухудшение разделительной способности.

Раньше я использовал для колонн  д.52 мм кожухи диаметром 110 мм.
Всем, кто пользуется такими колоннами, надо знать, что удовлетворительные результаты такая колонна может дать только в отапливаемом помещении. При отсутствии отопления есть смысл принять дополнительные меры утепления.
« Последнее редактирование: 27-03-2017, 10:34:45 от Игорь »
Віриш ти в Бога чи ні, йому байдуже.
Важливо, щоб Бог в тебе вірив, а не навпаки.

Оффлайн Микола Григорович

  • Эксперт
  • ******
  • Сообщений: 3849
  • Спасибо
  • -Отправлено: 700
  • -Получено: 480
  • Жыве Беларусь.
Игорь, А як порахувати ефективність ізоляції, користуючись температурою поверхні ізоляційного шару?
Смеяться, право, не грешно над всем, что кажется смешно.

Оффлайн DimkaZho

  • Профессионал
  • *****
  • Забанен!
  • Сообщений: 1384
  • Спасибо
  • -Отправлено: 283
  • -Получено: 214
  • http://distill.in.ua
    • Изготовление оборудования из нержавеющей стали +380567901707
А что по поводу утепления дефлегматора:
нужно/не нужно ?

Оффлайн d_k

  • Политолог
  • Постоялец
  • *
  • Сообщений: 225
  • Спасибо
  • -Отправлено: 61
  • -Получено: 179
Для куба на базе кэга тоже интересен был бы расчет.

Оффлайн SemMan

  • Опытный
  • ***
  • Сообщений: 451
  • Спасибо
  • -Отправлено: 148
  • -Получено: 119
А что по поводу утепления дефлегматора:
нужно/не нужно ?

Для бОльшей стабильности работы РК,считаю необходимым утепление ДЕФа.
При длительной работе колоны, температура в помещении меняется даже при хорошо утеплённой РК.
Особенно это ощутимо в неотапливаемых помещениях

Две крайних ректификации это наглядно продемонстрировали. Приначальной Т-ре +5, в конце отбора голов было +15
Сколько грабли нас не учат, а сердце верит в чудеса

Оффлайн Микола Григорович

  • Эксперт
  • ******
  • Сообщений: 3849
  • Спасибо
  • -Отправлено: 700
  • -Получено: 480
  • Жыве Беларусь.
утепления дефлегматора
ІМХО, то вже занадто.
Смеяться, право, не грешно над всем, что кажется смешно.

Оффлайн ИгорьАвтор темы

  • Администратор
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 18862
  • Спасибо
  • -Отправлено: 1210
  • -Получено: 13443
  • Думи мої думи...
    • Каптерка
А что по поводу утепления дефлегматора:
нужно/не нужно ?
Для бОльшей стабильности работы РК,считаю необходимым утепление ДЕФа
Давайте расставим точки...
Если дефлегматор работает без парового отбора, только с жидкостным, его задача - отобрать от пара кучу тепла и превратить этот пар в воду. В зависимости от диаметра колонны это разные цифры, до 2 киловатт при 50-м диаметре и до 3-х при 60-м.
Потери тепла от дефлегматора - это помощь (нужно меньше воды) ватт на 100 в теплом помещении, и ватт 150 в холодном, процентов пять от общего количества тепла которые необходимо отвести.
Как это может повлиять на стабильность процесса? Да никак, потому что естественные колебания потока воды оказывают гораздо более значимое влияние на работу дефлегматора, чем плавные и медленные изменения температуры воздуха вокруг дефлегматора.
Что такие колебания дают?
Они меняют ритм "дыхания" дефлегматора.
В дефлегматоре без парового отбора есть две зоны - паровая и воздушная. Они не имеют четкой границы, и на этой размазанной границе происходит окисление спирта.
Изменение воздушного объема (дыхание дефлегматора) - процесс негативный. Он приводит к обновлению объема кислорода и к увеличению количества наработанных в дефлегматоре альдегидов.
Поэтому, если поток воды строго стабилен, а температура воздуха плавно растет, лучше не утеплять дефлегматор. Тогда объем воздушного объема в дефлегматоре станет плавно уменьшаться, это хорошо, так как из дефлегматора постоянно и медленно выходит воздух, а новый воздух и кислород не поступает.

Если поток воды строго стабилен, а температура помещения изменяется разнонаправленно, есть смысл утеплить дефлегматор чтобы уменьшить эффект дыхания, вызванный изменением охлаждения воздухом.

Но если поток воды нестабилен, то есть если не предприняты специальные меры по стабилизации охлаждения, эффект дыхания дефлегматора, вызванный этой нечтабильностью, будет на порядок мощнее эффекта дыхания от незначительных и медленных колебаний охлаждения, связанных с изменением температуры воздуха.

Итог для жидкостного отбора...
Если поток воды не стабилизирован специальными мерами, утепление дефлегматора приведет к незначительному увеличению расхода воды. Никакой пользы от утепления не будет.
Если поток воды строго стабилизирован, а температура в помещении плавно растет, отсутствие утепления дефа дает возможность очень незначительно снизить новообразование альдегидов.

Смысл в утеплении появляется только в одном случае - если же поток воды строго стабилизирован, а температура в помещении скачет туда-сюда.

Если отбор ведется по пару, это совсем другая песня.
Если отбор регулируется "пальцами" - игольчатым краном, зажимами Гофмана или другими способами эпохи каменного века, без утепления дефлегматора не обойтись.
Если же поток воды при паровом отборе регулируется грамотно, то автоматически учитываются все факторы нестабильности - и изменение потока воды, и изменение "паразитного" охлаждения воздухом. Тогда необходимость утепления дефлегматора отпадает.
Віриш ти в Бога чи ні, йому байдуже.
Важливо, щоб Бог в тебе вірив, а не навпаки.

Оффлайн ИгорьАвтор темы

  • Администратор
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 18862
  • Спасибо
  • -Отправлено: 1210
  • -Получено: 13443
  • Думи мої думи...
    • Каптерка
Игорь, А як порахувати ефективність ізоляції, користуючись температурою поверхні ізоляційного шару?
Це неможливо тому, що по-перше, не існує можливості достовірно виміряти температуру поверхні. Бо термометр, притулений до поверхні, показує не її температуру а температуру чутливого елементу, яку він набув під впливом усіх факторів нагріву та охолодження.
Якщо покласти на ізоляцію руку, то рука стає елементом теплоізоляції, і температура між рукою та ізоляцією набуває залежності від співвідношення між теплопровідністю руки та ізоляції.
А по-друге, не існує методики такої оцінки втрат тепла, бо крім ізоляції, елементом теплового бар'єру є й шар повітря навколо колони. Загальні витрати тепла мало залежать від його рухливості, але температура поверхні залежить істотно.

Можна придумати якусь спеціальну методику вимірювання температури поверхні на з її допомогою оцінювати витрати тепла, але я маю сумніви в достовірності та ефективності таких методик.
Віриш ти в Бога чи ні, йому байдуже.
Важливо, щоб Бог в тебе вірив, а не навпаки.

Оффлайн ИгорьАвтор темы

  • Администратор
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 18862
  • Спасибо
  • -Отправлено: 1210
  • -Получено: 13443
  • Думи мої думи...
    • Каптерка
Для куба на базе кэга тоже интересен был бы расчет.
Относительная сложность формулы для колонны связана с тем, что она круглая, а толщина изоляции сравнима с диаметром. Поэтому в формуле появляются логарифмы.
У кега  толщина изоляции намного меньше радиуса, поэтому логарифмической составляющей можно пренебречь и использовать простую формулу для плоской поверхности.
Потери тепла будут равны ...
Q=0.04 x S x (Tk-Tв) / t , где...
Q - потери тепла в ваттах,
0,04- теплопроводность большинства типов вспененной изоляции (ватт/м-градус),
S - площадь поверхности изоляции в м²
Тк-Тв – разность температур между кубом и воздухом, градусы
t - толщина изоляции, метров.
Полученное значение можно умножить на 1,1-1,2 чтобы учесть потери на тепловых мостиках - выступающих неутепленных металлических деталях.
Віриш ти в Бога чи ні, йому байдуже.
Важливо, щоб Бог в тебе вірив, а не навпаки.

Оффлайн Микола Григорович

  • Эксперт
  • ******
  • Сообщений: 3849
  • Спасибо
  • -Отправлено: 700
  • -Получено: 480
  • Жыве Беларусь.
Игорь,
не існує можливості достовірно виміряти температуру поверхн
Це так, але існують пірометри ;) Мені цієї приблуди достатньо щоб оцінити порядок значення температури і дінамаку її зміни.
Я без пірометра зараз навіть і чай не п'ю :D
Смеяться, право, не грешно над всем, что кажется смешно.

Оффлайн самвидат

  • Специалист
  • ***
  • Сообщений: 694
  • Спасибо
  • -Отправлено: 45
  • -Получено: 128
  • Probieren geht ueber Studieren
При дистилляции на газу, кто-то пробовал утеплять куб базальтовым картоном?

Оффлайн ИгорьАвтор темы

  • Администратор
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 18862
  • Спасибо
  • -Отправлено: 1210
  • -Получено: 13443
  • Думи мої думи...
    • Каптерка
існують пірометри
Пирометр не подходит для таких измерений.
В недорогих моделях нет возможности изменить коэффициент отражения поверхности, и в прошивке навсегда забито значение 0,95. Это значит, что такой пирометр правильно показывает температуру асфальта, поверхности воды,(чая), стекла, кирпича и бетона, металла, покрытого черной краской. При измерении пирометром температуры поверхностей с коэффициентом отражения намного меньше 0,95, погрешность будет значительной. Это в особенности относится к светлым, блестящим, полированным и фольгированным поверхностям.

В более дорогих моделях можно ввести коэффициент отражения, значения - в прикрепленной таблице. Но все равно, погрешность измерения в 1,5 градуса делает невозможным определить теплопотери хотя бы в первом приближении. Да и разброс величины коэффициента не дает надежды на достоверность измерений. Так, например, неполированная нержавейка имеет коэффициент 0,85, а полированная - 0,075 - на порядок меньше.

И дело  даже не в пирометре. Прилегающий к колонне малоподвижный (но все-же подвижный) слой воздуха мало влияет на тепловое сопротивление изоляции, но сильно влияет на температуру ее поверхности. Поэтому температура поверхности изоляции - не тот параметр, по которому можно определить теплопотери хотя-бы приблизительно.

Есть другой вариант.
Если к изоляции приложить термодатчик малого размера и накрыть его пятачком изоляции  сантиметровой толщины с известной теплопроводностью, то по трем температурам (внутри колонны - под пятачком - воздух) можно достаточно точно оценить теплопотери изоляции с единицы площади.

А бытовые пирометры... пожалуй, только для чая они и пригодны. Я пришел к такому выводу, когда пирометром измерял температуру водяной трубы (подачи) в котельной.
По трубе текла вода с температурой 75 градусов (это точная температура). Труба на разных участках была покрашена разной краской.
На красном участке пирометр показал 70, на зеленом - 65, а на белом - чуть больше 50-ти. С тех пор я параметрами не пользуюсь.
« Последнее редактирование: 08-04-2017, 00:57:53 от Игорь »
Віриш ти в Бога чи ні, йому байдуже.
Важливо, щоб Бог в тебе вірив, а не навпаки.

Оффлайн ИгорьАвтор темы

  • Администратор
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 18862
  • Спасибо
  • -Отправлено: 1210
  • -Получено: 13443
  • Думи мої думи...
    • Каптерка
При дистилляции на газу, кто-то пробовал утеплять куб базальтовым картоном?
Это бессмысленно.
При нагреве открытым пламенем потери тепла (50 и более процентов) происходят не от куба, а теряются с восходящим потоком продуктов сгорания и увлекаемого ими воздуха.
Поднимаясь вдоль стенок куба, этот поток отдает им некоторую часть тепла. Если куб теплоизолировать, эта часть тепла кубу не достанется, и без того низкий КПД станет еще меньше.
Утеплять можно только крышку куба, но нужно ли это? При дистилляции крышка играет роль шлема аламбика, дает эффект парциальной конденсации. Если ее утеплить, этого эффекта не будет.
Віриш ти в Бога чи ні, йому байдуже.
Важливо, щоб Бог в тебе вірив, а не навпаки.