Расчет димрота

[Дед]

Задачи очень понравились. Давайте продолжим.

Имеется нержавеющая трубка 6х1. Предполагается изготовить из нее димрот, который будет располагаться в трубе 38х1.
Какая минимальная длина трубки необходима для полной конденсации пара при дистилляции на мощности 2,5 кВт?

[Borbos]

Дед, а температура и скорость охлаждающей жидкости!

для полной конденсации пара при дистилляции

Требуемая температура дистиллята?

[Игорь]

Результат зависит от множества факторов кроме длины трубки, и я не уверен, что есть возможность описать и решить их математически. В первую очередь он зависит от конструкции, он направления потоков и засположения витков внутри трубы, от температуры и скорости подаваемого хладагента.

Вот один из возможных вариантов ответа.
Для полной конденсации достаточно 10 сантиметров прямой трубки д.6 мм, расположенной вертикально, если по ней будет проходить спирт с температурой - 50 градусов со скоростью 5 метров в секунду.

Вот другой вариант.
Если димрот будет стоять по варианту обратного холодильника и по нему навстречу пару будет подаваться вода с температурой 20 градусов с расходом 40-50 литров в час, достаточно 3-х метров трубки.
Если же димрот будет стоять по принципу прямого холодильника, пар будет подаваться сверху вниз, а вода - снизу вверх, при той-же подаче воды можно будет уменьшить длину трубки в 1.5-2 раза. В любом случае внутреннюю дыру в димроте. противоположную входу пара, нужно будет заткнуть плотной путанкой на 2-3 сантиметра.

Поток воды нужно уточнить из условия, чиобы температура выходящей воды была не больше 60 градусов, иначе внутри димрота может оседать накипь.

[Дед]

Т.е. получается это больше экспериментальная задача чем теоретическая.

[Игорь]

Да, задачи такого рода нужно решать эмпирически, накопив предварительно экспериментальный материал.

Может будет полезным.
Полезная мощность 4 кВт.
Подача пара сверху вниз по прямой вертикальной трубе д.20х1.
Вода подается снизу вверх по рубашке д.25х1,5 с проволочной спиралью с шагом 20 мм.
Подача воды 50 л/час.
Зона конденсации занимает всего 15-20 см, то есть 100-120 квадратных сантиметрах теплообмена.
Значит в этих условиях каждый квадратный сантиметр теплообмена передает порядка 20 ватт тепла. Это больше, чем передает стандартный ТЭН, у них норма - 15 ватт/см2.
На димроте такой эффективности получить не получится..

[Игорь]

Мой последний пpимер - просто прямоточник. Я привел характеристики как базу для расчета конденсации.

[studebeckker]

Игорь, а можно этот прямоточник использовать как деф?

[Игорь]

Возможно. Надо пробовать. Дефлегматор работает в режиме обратного холодильника, В отличие от прямого, конденсат в нем течет навстречу пару и как шубой покрывает поверхность теплообмена, ухудшая эффективность. Навскидку - раза в 2-3.
В том примере, что ты мне привел в личке, думаю, каждый см2 сможет отдать по 5-10 ватт тепла, и для заявленного тобой киловатта  достаточно будет 10-20 сантиметров высоты. Прямо в точку :)

[studebeckker]

Игорь, ну а если мы пар гофрой завернем так, чтобы он шел сверху вниз?
В любом случае, спасибо за разъяснение!

[Игорь]

ну а если мы пар гофрой завернем так, чтобы он шел сверху вниз?

Пар всегда движется от куба к месту, где можно выйти, то есть к трубке связи с атмосферой. Если пар поднять кверху и пустить его вниз, где и как тогда будет обеспечиваться связь дефлегматора с атмосферой?
И еще одно...
В случае использования обратного холодильника в качестве дефлегматора надо не только обеспечить конденсацию пара, но и предотвратить излишнее охлаждение флегмы. Если флегма стекает навстречу пару, но попутно с водой охлаждения, то переохлаждение флегмы минимально.

Я бы настоятельно не рекомендовал играться с такими мелкими диаметрами. У них  невыгодное соотношение площади трубы и объема насадки, поэтому влияние теплопотерь и дикой флегмы очень велико. Максимальный поток спирта будет примерно 700 мл/час, но средний, с учетом снижения к концу процесса, не превысит и 500. С учетом того, что отбор голов и работа на себя занимает примерно столько-же времени, сколько и отбор тела (а то и больше), эту цифру надо разделить минимум на два.
Если в кубе будет 20 литров самогона 40%, то извлечение из него 6-7 литров спирта займет больше суток торчания возле колонны.
Не маловато ли - 1,5-2 литра спирта за рабочую смену?

[studebeckker]

О, про трубку связи - это я не подумал. Внутренний диаметр самих царг РК составляет 36мм. Просто не хватило мне такой трубы на деф, нашел такую.
А про путь пара - вверх или вниз - я просто подумал, что какая разница, ведь в прямом холодильнике пар тоже идет вниз, и трубка связи образно говоря, тоже внизу...