Автор Тема: Стабилизация давления в кубе  (Прочитано 2512 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн Игорь

  • Администратор
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 13187
  • Спасибо
  • -Отправлено: 1075
  • -Получено: 7742
  • Думи мої думи...
    • Каптерка
Тема не актуальна, поэтому и нет продолжения.
Стабилизация давления в кубе - "костыль",  который мне пришлось использовать в то время, когда других способов стабилизации потока пара не было. И который я с радостью выбросил, когда вычислил и доказал, что стабильный нагрев дает стабильный поток пара независимо от крепости навалки, и сначала нашел РМ-2, а потом и сам научился стабилизировать мощность нагрева.
Таким костылем - сначала с использованием прессостата от стиралки, а потом и с другими вариантами стабилизации - стали пользоваться целые армии самогонщиков, и у моему великому сожалению, появилась целая секта коллег "свидетелей кубового давления", которые свято верят в то, что кубовое давление должно быть стабильным.
Надо признать, что в 2007 или 2008 году у меня весьма вовремя поломалась стиральная машинка. Ее "органы" быстро нашли применение - не только прессостат, но и водяной клапан, и сливной насосик. Сегодня это уже классика, а началось все с поломки моей стиралки.
Не тот глуп, кто не знает, но тот, кто знать не хочет.
Григорий Сковорода

Оффлайн kgenn

  • Опытный
  • ***
  • Сообщений: 279
  • Спасибо
  • -Отправлено: 77
  • -Получено: 51
Тема актуальна тем, что так и не стало ясно, как (в каких пропорциях) увеличивать давление (подаваемую мощу в КУБ) с уменьшением отбора по шпоре. Как должна выглядеть "двойная шпора"? Есть ли уже у кого-нибудь готовые решения?
К людям надо мягше, а на вещи смотреть ширше ;)

Онлайн ГОГа

  • Эксперт
  • ******
  • Сообщений: 4087
  • Спасибо
  • -Отправлено: 1010
  • -Получено: 1883
  • Блин, как мало я знаю...
Вне зависимости от количества отбора, количество суммарное флегмы (отбираемая и возвращаемая) остается одно и тоже, это значит, что нагрев один и тот же и давление в кубе практически одно и то же.
Давление изменится, когда отбор хвостов переходит в отбор воды( продувка),ввиду разной плотности паров спирта и воды
Единственный "грех" на земле - это глупость

Оффлайн Игорь

  • Администратор
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 13187
  • Спасибо
  • -Отправлено: 1075
  • -Получено: 7742
  • Думи мої думи...
    • Каптерка
Тема актуальна тем, что так и не стало ясно, как (в каких пропорциях) увеличивать давление

Почему ты решил, что давление по мере снижения отбора по шпоре нужно что-то увеличивать? Почему именно давление? И каким образом его увеличивать?
Прежде чем поразмыслить над ответами, прочти пару абзацев.


В насадке существует и взаимодействуют два потока - паровой снизу вверх и жидкостный в противоположномм направлении.
Насадка оптимально работает при максимально возможных значениях этих потоков, не вызывающих захлеб.
По мере отбора спирта, его концентрация в кубе уменьшается, но на верхних ярусах колонны, как минимум, в верхней ее половине, концентрация спирта не меняется от начала процесса до его завершения.
Поток пара в верхней половине насадки зависит только он подводимой мощности. Для начала допустим, что мы строго стабилизировали нагрев и не меняем его.
Поток флегмы зависит от неизменного потока пара и от отбора. Чем больше отбор, тем поток флегмы меньше.
К концу процесса мы уменьшаем отбор втрое. Это значит, что чем дальше мы движемся по шпоре, тем больше флегмы должна пропустить насадка при том-же потоке пара.
Допустим, в начале процесса при начальном отборе мы установили максимально возможный нагрев. Еще йота - и будет захлеб.
Что будет если мы уменьшим отбор втрое? Естественно, колонна захлебнется.
Можем ли мы в этих условиях добавлять нагрев? Нет, ни в коем случае, ведь иначе увеличивающийся поток флегмы наложится на увеличивающийся поток пара, и захлеба не избежать.

Чтобы избежать таких неприятностей, мы настраиваем нагрев при работе на себя, когда поток флегмы максимальный (при отборе голов он практически такой-же). Таким путем мы гарантируем отсутствие захлеба при любом (вплоть до нуля) снижении отбора.
Ты спрашиваешь - насколько увеличивать давление.
Вопрос странный. По мере снижения кубовой спиртуозности, давление медленно, но неуклонно падает, ведь в составе пара, выходящего из куба, становится все больше водляного пара, а его плотность в 2,56 раз меньше плотности паров спирта, поэтому и падение давления при его проходе при насадку становится все меньше.
С другой стороны, в возвращающейся флегме становится все больше воды, плотность которой в 1,25 раз больше плотности спирта. Флегма занимает всё меньше места, оставляя все больше места для прохода пара, что еще больше снижает давление.
Поднять давление можно только одним путем - повысив нагрев. Это увеличит объем пара, проходящий через насадку в секунду, в том числе и объем высокоспиртуозного пара в верхней части насадки. И это на фоне увеличения потока флегмы, ведь мы уменьшаем отбор.
И если при таком повышении мощности не произойдет верхний захлеб, значит до этого колонна работала на явно заниженных потоках пара и флегмы.
Я клоню к тому, что повышать нагрев (а следовательно и давление) по мере отбора спирта нелогично и неправильно. Если задаться целью оптимизировать потоки в колонне, заставить колонну работать максимально эффективно работать на всех этапах процесса, то нагрев нужно постепенно снижать по мере отбора спирта. Но я очень сомневаюсь в целесообразности таких телодвижений.
Нет, если задаться целью выдуть в отбор верхние промежуточные примеси, удерживаемые в верхней зоне насадки, можно поднимать нагрев и давление, но существует много более простых способов получить никуда не годный спирт.
Не тот глуп, кто не знает, но тот, кто знать не хочет.
Григорий Сковорода

Оффлайн kgenn

  • Опытный
  • ***
  • Сообщений: 279
  • Спасибо
  • -Отправлено: 77
  • -Получено: 51
Вопрос.
Что будет если стабилизировать давление?
Ответ.
Стабилизатор давления увеличит нагрев. Давление выравняется. Но этого делать нельзя (смювыше). При этом увеличится количество флегмы и пара вверху колонны, там, где состав и количество флегмы и пара не зависит от кубовой температуры. Произойдет захлеб.
Вопрос. Как это предотвратить?
Ответ. Заранее установить порог давления меньше захлебного.
Вопрос.
Чем это чревато?
Ответ.
Ничем, кроме того, что 80% времени и 90% спирта пройдет в неэффективном режиме, далеком от предзахлеба.
Вопрос в том, что эффективный режим ("двойная шпора"), похоже, что так до сих пор и не найден...
« Последнее редактирование: 25-11-2018, 10:34:34 от kgenn »
К людям надо мягше, а на вещи смотреть ширше ;)

Оффлайн Игорь

  • Администратор
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 13187
  • Спасибо
  • -Отправлено: 1075
  • -Получено: 7742
  • Думи мої думи...
    • Каптерка
не найден потому, что его нет. Можешь и сам поискать. Распиши что происходит с питанием насадки когда при нагреве 1кВ отбор меняется с нуля до 1литра в час и обратно. Оцени как при этом меняется линейная скорость движения флегмы по насадке, толщина смоченного слоя и средняя площадь сечения трубы, занятая флегмой. На базе этих цифр прикинь на сколько процентов увеличивается свободное для прохода пара сечение трубы, и следовательно, на сколько процентов можно увеличить нагрев при полном отборе по сравнению с нагревом при работе на себя. А потом подумай есть ли смысл затевать телодвижения в этом направлении, стоит ли овчинка выделки.Но это потом. Для начала тебе нужно понять другое. Несмотря на то, что к концу ректификации кубовое давление уменьшается, нельзя предпринимать мер по его повышению (поднимать нагрев). Нельзя потому, что это приведет к росту объема  и скорости пара, а количество флегмы к концу ректификации растет вследствие уменьшения отбора. И если одновременно увеличится поток флегмы и пара, колонна захлебнется.Поднимать нагрев к концу ректификации можно только при недостаточном утеплении куба чтобы скомпенсировать рост его теплопотель при росте температуры куба. Но это плохая практика, так как вероятность захлеба при росте температуры в помещении становится высокой.
Не тот глуп, кто не знает, но тот, кто знать не хочет.
Григорий Сковорода

Оффлайн OlegCh

  • Новичок
  • **
  • Сообщений: 11
  • Спасибо
  • -Отправлено: 3
  • -Получено: 2
А имеет ли смысл компенсировать изменение атмосферного давления в процессе отбора? В течении суток колебания могут быть порядка 12 мм рт ст (163 вод ст). Насколько критично игнорировать подобное?

Оффлайн Игорь

  • Администратор
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 13187
  • Спасибо
  • -Отправлено: 1075
  • -Получено: 7742
  • Думи мої думи...
    • Каптерка
Суточный ход атмосферного давления заметно влияет только на показания датчиков температуры. На количество образующегося пара и на его скорость в насадке он если и оказывает влияние, то очень малое, порядка 1,5 % (12/760). Это влияние сопоставимо с нестабильностью потока пара из-за  погрешности стабилизатора мощности, поэтому телодвижения по учету такого влияния не имеет смысла.
Чем дальше и глубже вникаешь в суть процесса, тем больше задач и проблем всплывает.


Что вызывает захлеб? Поток пара, поднимающийся навстречу флегмы, при определенной скорости начинает срывать флегмовую пленку с насадки и забрасывать ее вверх. В том месте, куда залетела флегма, свободное сечение колонны уменьшается, поэтому линейная скорость пара увеличивается, что провоцирует еще больший заброс. Возникает подвисание флегмы, постепенно перерастающее в захлеб.
Однако на способность потока пара сорвать флегмовую пленку влияет не только его скорость, но и плотность. Чем выше плотность, тем при меньшей скорости пар сорвет флегму и вызовет захлеб.
Плотность пара зависит от его состава и изменяется в достаточно широких пределах.
Плотность водяного пара при температуре 100 градусов (внизу колонны в самом конце ректификации) - это минимум, плотность азеотропа при его температуре кипения (вверху колонны от начала до конца ректификации) - это максимум.
Нет, тут нет ошибки. 22,4 литра водяного пара при нормальных условиях весят 18 грамм. Тот-же объем спиртового пара при тех-же условиях весит 46 грамм. Разница существенна - в 2,56 раза. А учитывая разницу температур кипения, эта разница приближается к трем. Точное значение лень считать.
Именно по этой не единственной причине кубовое давление по мере уменьшения количества спирта в парах падает, так как по всё бОльшей части насадки движется пар меньшей плотности.
Вторая причина снижения кубового давления - уменьшение потока флегмы внизу колонны по мере обеднения ее состава. Места для пара становится больше, его скорость падает, что еще больше снижает сопротивление насадки, кубовое давление еще больше уменьшается.


На этом этапе важно не сделать ошибочного вывода. Этот ошибочный вывод может состоять в том, что по мере снижения кубовой спиртуозности и падения кубового давления нужно повышать нагрев, стабилизируя кубовое давление. Делать этого ни в коем случае нельзя.
Причина такова.
Самый высокоспиртуозный, а значит и самый тяжерый пар в наших колоннаж движется в самом верху насадки. Там-же спускается максимальное количество флегмы, а значит там минимальное свободное сечение трубы, а значит - максимальная скорость пара. Верх насадки - наиболее захлебоопасное место при правильной работе насадки в правильно сделанной колонне. И если колонна работает нормально, крепость спирта вверху, а значит и максимальная "захлебная опасность" сохраняется от момента закипания куба до момента окончания процесса.
И если в конце ректификации нам взбредет в голову поднять нагрев чтобы стабилизировать давление, мы тем самым увеличим скорость пара вверху колонны и нарушим там установившийся режим. В лучшем случае мы сгребем в отбор все застрявшие там верхние промежуточные примеси, в худшем - получим верхний захлеб.

Если возражений нет, предлагаю тему закрыть, поставить на ней штамп "решенная проблема" и больше не муссировать этот вопрос в будущем.


Копая глубже, можно сделать то, о чем я говорил уже давно, но до реализации не дошли руки.
Честно говоря, я сомневаюсь в том, что такую задумку можно реализовать корректно...
Итак, мы настраиваем нагрев при наименее благоприятных условиях работы колонны - при работе на себя, когда флегмы возвращается больше всего и свободное сечение трубы минимально, а скорость пара максимальна, то естьь в режиме наибольшей захлебовероятности. При работе, когда начинается отбор, флегмы спускается меньше, и свободное сечение трубы становится больше, то есть скорость пара падает и захлебовероятность снижается.
Это говорит о том, что можно учесть это и увеличивать поток пара по мере увеличения отбора. Но не все так просто, как может показаться на первый взгляд.
Если начался отбор после длительной работы на себя, то свободное сечение колонны увеличится далеко не сразу, количество флегмы в колонне не может мгновенно следовать за изменением отбора. И если одновременно с началом отбора увеличить поток пара, мы рискуем получить захлеб.

Наверное суть в другом. Увеличение свободного сечения колонны при начале отбора во-первых трудно учесть, а во-вторых, оно невелико
Удержание флегмы в колонне с насадкой 3,5 при работе на себя примерно равно объему металла насадки, около 130 мл на литр объема колонны. Это при полном возврате флегмы в объеме 4,9 литра в час на киловатт нагрева. Свободный объем трубы при этом составляет примерно 750 мл на литр объема трубы.
Если мы внезапно начнем отбор с запредельной скоростью 1  литр в час на киловатт нагрева уменьшит объем возвращаемой флегмы до 3,9 литра в час - на 1/5 часть. На сколько мл и как быстро при этом изменится количество удерживаемой флегмы? Учитывая, что примерно половина удержания статично и не зависит от потока флегмы, количество удерживаемой флегмы уменьшится на 1/8-1/10 часть - миллилитров на 15 на каждый литр насадки. Свободное объем трубы вырастет с 750 до 765 мл на литр, то есть на  2%, а свободное сечение, определяющее скорость пара (извлекаем кубический корень и возводим в квадрат)- на 1,3%.

Все расчеты были на пальцах, пусть я ошибся вдвое. Вывод останется тем-же. Если изменять нагрев, согласуя его изменение с изменением отбора, диапазон регулирования будет числом одного порядка с погрешностью стабилизации нагрева, а значит смысла в таком регулировании нет. Учитывая неопределенность скорости изменения количества удерживаемой флегмы после изменения отбора и индивидуальность этого параметра для каждой отдельно взятой колонны, то смысл такого регулирования исчезает еще раз.

Для справки... Роса управляет нагревом с шагом 1% от мощности ТЭНа. Если ТЭН имеет номинал 4,5 киловатта, о шаг регулирования (и точность его поддержания) составляет 45 ватт. Для 50-й колонны (1,7 кВт) точность стабилизации составляет 2,6%, для колонны д.60 (3 кВт) - 1,5%.


У меня дежавю... кажется я уже нечто подобное уже писал, но уж точно - еще ни разу не бомбил мысль изменять нагрев при изменении отбора.
Не тот глуп, кто не знает, но тот, кто знать не хочет.
Григорий Сковорода

Оффлайн Dimassik

  • Профессионал
  • *****
  • Сообщений: 1578
  • Спасибо
  • -Отправлено: 1257
  • -Получено: 148
  • Це не моя фотографія, а мого пса Графа.
кажется я уже нечто подобное уже писал....еще ни разу не бомбил мысль изменять нагрев при изменении отбора.
Бомбил, по этому поводу:
Поэтому - ВОЗМОЖНО - есть смысл несколько изменять нагрев при изменении отбора таким образом, чтобы линейная скорость пара в верхней части насадки не изменялась.

Во-вторых, несомненно, изменение разницы температур между кубом и помещением приводит к изменению тепловых потерь, и - ВОЗМОЖНО -  есть смысл изменять нагрев так, чтобы компенсировать это изменение.
Сам когда то это практиковал - сейчас обленился.  :) Работаю как диссидент на 80% от предзахлеба. (наверное колонна горбатая  :'( ).


Оффлайн Игорь

  • Администратор
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 13187
  • Спасибо
  • -Отправлено: 1075
  • -Получено: 7742
  • Думи мої думи...
    • Каптерка
Это я ее излагал. Но потом разбомбил ее после расчетов. А результаты этой бомбежки выложил только сейчас.
Не тот глуп, кто не знает, но тот, кто знать не хочет.
Григорий Сковорода

Оффлайн Игорь

  • Администратор
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 13187
  • Спасибо
  • -Отправлено: 1075
  • -Получено: 7742
  • Думи мої думи...
    • Каптерка
Многие это замечали, а Батарейкин на днах даже выложил в вайбере. При работе на крепком спирте, тот-же нагрев вызывает резкое повышение давления.
Нужно остановиться на двух вопросах.
Почему растет давление?Нужно ли снижать нагрев для снижения давления?
Давление растет потому, что вся насадка начинает работать в том режиме, в котором обычно работает только ее верхняя часть. Много флегмы и пар высокой плотности. Давление просто обязано расти. И нагрев снижать не нужно.
Но только если давление фиксируется на новом уровне и нет признаков захлеба.
А если они появляются? Тогда плохие новости.
Одно из двух. Либо нагрев выбран неправильно и даже при работе с обычной навалкой есть подвисание вверху насадки. А это гарантия плохого отсечения верхних промежуточных. И в этом случае надо изменить рабочий нагрев не только для "горячей" ректиыикации, но и для обычной.
Либо в нижней части насадки есть захлебоопасное место, которое не проявляет себя в тепличных условиях пара малой плотности и малого количества флегмы, но проявляется при крепких навалках.

Если на нескольких колоннах собрать некоторую информацию, можно будет продумать методику проверки колонн на склонность к захлебу и методику более корректного определения рабочего нагрева.
Немного освобожусь и выложу какая информация потребуется.
Не тот глуп, кто не знает, но тот, кто знать не хочет.
Григорий Сковорода

Оффлайн OlegCh

  • Новичок
  • **
  • Сообщений: 11
  • Спасибо
  • -Отправлено: 3
  • -Получено: 2
Хорошо бы еще автоматизировать подбор мощности начальный, с автоматическим определением собственно захлеба и реакции на него. Так же вычислять вероятное каналообразование, если это возможно конечно.

Оффлайн Игорь

  • Администратор
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 13187
  • Спасибо
  • -Отправлено: 1075
  • -Получено: 7742
  • Думи мої думи...
    • Каптерка
Это достаточно объемный код, добавить его в прошивку Росы не выйдет. Но можно написать отдельную прошивку, а вместо датчиков температуры на время определения захлеба подключать датчик давления. Покупать его для одноразового использования не рационально. И надо посмотреть можно ли перенасьроить вход температуры на измерение напряжения.Такой код я наверное напишу, как минимум для себя, тобы в автоматическом режиме подбирать нагрев новых колонн. Если сделаю, прошивку выложу.
Не тот глуп, кто не знает, но тот, кто знать не хочет.
Григорий Сковорода

Оффлайн OlegCh

  • Новичок
  • **
  • Сообщений: 11
  • Спасибо
  • -Отправлено: 3
  • -Получено: 2
Алгоритм определения по росту давления в кубе? А если по звуку - микрофон, акселерометр-гироскоп на колонну или ТСА? Гироскоп на колонне и выставлять ее вертикально позволил бы...

Оффлайн Игорь

  • Администратор
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 13187
  • Спасибо
  • -Отправлено: 1075
  • -Получено: 7742
  • Думи мої думи...
    • Каптерка
Нам нужно ловить начало захлеба, когда в колонне только начинается задержка флегмы. Звук появляется минут через 20-30 после начала, когда насадка уже затоплена и пар барботирует в флегму, заполняющую  пространство под узлом отбора.
Не тот глуп, кто не знает, но тот, кто знать не хочет.
Григорий Сковорода