Проектирование и постройка пароводяного котла для городской квартиры

[Woolfy]

Вступительное слово

Наконец, я созрел для создания первой темы на этом достопочтенном форуме. Делаю это впервые, потому прошу не серчать из-за мелких и не очень проебов оплошностей, неточностей и прочих недоразумений, связанных с новым для себя делом. Такие вещи неумышленны и подлежат исправлению в порядке, нормальной для всех нас, работы над проебами ошибками. Надеюсь на вашу посильную помощь в этом вопросе!
О языках: українська – рідна мова, русский – почти как родной (если бы не долбоеб и его послушники – было бы без «почти»), английский – хорошо владел в студенческие годы, но уже достаточно подзабыт (свободно понимаю "для себя", могу, со словарем, адаптировать иностранную речь для нужд форумчан, которым чужд заморский язык. Потому, со старта, начинаю на русском, но, в ответ на соответствующие посты шановних україномовних колег, с удовольствием перейду на родной для многих из нас язык.

[close]

Предистория

Если коротко, то увлекшись тематикой изготовления домашнего алкоголя, я столкнулся с тремя основными проблемами:
- отсутствие необходимого оборудования;
- отсутствие личного практического опыта;
- отсутствие свободных средств, достаточных для покупки у наших профессионалов качественного и технологичного оборудования «под ключ».
Естественно, дальнейшее погружение в вопрос, открыло огромное количество требующих решения задач во всех направлениях. Голова от них кругом, но нужно их систематизировать, сгруппировать и выстроить в порядке предполагаемого их решения с учетом имеющихся и предполагаемых ограничений.

[close]

О желаемом

Хочу получать качественные дистилляты для последующей выдержки в бочке (на щепе) для последующего употребления как в чистом виде, так и в настойках и прочих хреновухах.
Понимаю, что АС в виде «сердца» погона составляет лишь 30-40% от имевшегося в СС (Low Wine). И дабы не идти на компромисс с требованиями к качеству – предполагаю необходимость насадочной РК, помимо дистиллятора. В таком случае, мысль о моменте перехода с отбора голов не будет подгоняться, а о моменте перехода с отбора «сердца» -  тормозиться жабою. Ведь, имея РК, мы получаем, кроме «сердца», сырье для ректификации, а не отходы производства.
Таким образом, хочу: удобный, относительно компактный и технологичный котел для разваривания, затирания, (возможно, сбраживания), перегонки и ректификации зерновых.

[close]

Уточнения по ограничениям:

Изделие должно быть:
- компактным настолько, чтоб хранить и использовать в условиях 1к городской квартиры с самым узким местом (дверь балкона) 60 см;
- вес самой тяжелой детали не должен существенно превышать 30 кг для комфортного таскания по квартире;
- высота потолка в СУ составляет 274 см. долбиться к соседям сверху или снизу – не вариант.
- для нагрева предполагается использовать бытовую однофазную электросеть с медными проводами, сечением 2,5мм.;
- в работе, не приемлем уровень шума дрели-миксера, перфоратора и тому подобных «озверителей соседей».

[close]

Найденное техническое решение

В связи с личными вкусовыми предпочтениями, на данном этапе, упор планируется на зерновое сырье и, соответственно, предполагается работа с густыми брагами. Работать хочется безопасно, комфортно и без пригаров.
В связи с чем, прямой нагрев ТЭНами исключается из-за угрозы пригорания густой браги, парогенератор периодического действия не нравится наличием дополнительной емкости немалого объема, а НПГ – тоже не нравится необходимостью городить сложные узлы регулировки подачи воды.
Выход найден в строительстве пароводяного котла или котла с косвенным нагревом. В качестве теплоносителя предполагается водопроводная вода (или, если потребуется, обратно осмотическая вода). Масло прильщает нагревом свыше 100⁰ С при атмосферном давлении, но делает невозможным оперативное охлаждение разваренного сусла до температуры внесения дрожжей (22-30⁰ С) и последующей борьбы с перегревом сусла, вызванном активным дрожжевым брожением.
В целом, конструкция пароводяного котла кажется, на данном этапе, наиболее изящным решением для задач, связанных с переработкой зернового и солодового сырья.
Кроме того, предполагаемая конструкция пароводяного котла намекает на возможность изготовления сусла для кваса или пива. Но в этом вопросе я, пока, чрезвычайно далек от уровня понимания, достаточного для начала экспериментов в этом направлении. Да и, исходя из опыта в иных сферах, я питаю мало надежд на универсальность аппаратуры в столь зависимом от мелочей деле.

[close]

И так, предполагается следующая конструкция:

[Батарейкин]

тебе к Маг-Гогу нужно.
есть тема про автоматическую пивоварку. почитай. может че то интересное для своей конструкции увидешь

[Игорь]

Когда я захотел попробовать что такое зерновой самогон,я не начал с конструирования оборудования, пошел другим путем.
Сперва на базе двух скороварок я сделал парогенератор и выпарную емкость, а в качестве дистиллятора пристроил медный прямоточник.
уже первая проба показала, что зерно не для меня. Более гадкого самогона я не пробовал. Вопрос построения зернового оборудования был снят, так и не созрев.
Я бы очень огорчился, если бы потратил уйму времени и денег на оборудование, которое делает то,что мне не подходит.

Может прежде чем конструировать взрывоопасный паровой котел, стоит "потренироваться на кошках"?

Кстати, 30-40% от зернового погона составляет не абсолютный спирт, как считает топикстартер, а всего-лишь самогон, который можно проглотить, преодолев рвотный рефлекс. При попытке проглотить остальные проценты, сдержать рвотный рефлекс невозможно.

[chelovechik]

Ну это практически то что мы делаем  , точнее уже переделываем по причине неудачного пневматического теста...
Мешалка должна входить в центр.  По этим параметрам надо считать наклон дна . Чем больше диаметр , тем толще должна быть сталь. 
Вот готовый аналог. http://shop.distillationathome.com/catalog/parovodyanoy_kotel/parovodyanoy_kotel_/

[Woolfy]

На рисунке представлена внутренняя емкость высотой 450мм по короткой стороне и 550мм по длинной стороне обечаек, диаметром 490 мм. Это обеспечивает уклон дна внутренней емкости в сторону слива (1") в 100мм от верхней точки дна до нижней.

Полный объем внутренней емкости составляет 94л (в случае недолива 100мм до верха - 75л., а если заполнить на 2/3 - получится 63л.)
Нагрев предполагается блоком ТЭНов 4,5 кВт под муфту 1" 1/2.

Отверстие для работы с затором/брагой/суслом предполагается диаметром 270мм. Указанное отверстие предполагается закрывать крышкой (прижим 5ю "барашками"), диаметром 300мм (нахлест для силиконовой прокладки 15 мм) с приваренной по центру ответной частью "молочки" Д50 и вваренными температурными щупами для измерений t пара и браги ( трубки 8х1х50мм и 8х1х400мм, соответственно).

Термоизоляция предполагается 30мм со всех сторон.

Высота котла от верха молочки до ножек - 720мм, ширина, с учетом термоизоляции - 550мм. Выступающие слева и справа от стенок котла элементы носят схематический характер и служат не более, чем для простоты восприятия рисунка.

[chelovechik]

(нахлест для силиконовой прокладки 15 мм)

Это не лучший вариант.  Надо сделать кольцо меньше , а прижимную площадку больше.

[Woolfy]

Когда я захотел попробовать что такое зерновой самогон,я не начал с конструирования оборудования, пошел другим путем.
Сперва на базе двух скороварок я сделал парогенератор и выпарную емкость, а в качестве дистиллятора пристроил медный прямоточник.
уже первая проба показала, что зерно не для меня. Более гадкого самогона я не пробовал. Вопрос построения зернового оборудования был снят, так и не созрев.
Я бы очень огорчился, если бы потратил уйму времени и денег на оборудование, которое делает то,что мне не подходит.

Этим вечером, я пил относительно хорошую "промышленную" (Белуга) водку по причине физического отсутствия дистиллятов вроде вискаря. Пил умеренно (с учетом завтрашнего понедельника) и хорошо закусывал. Состояние опьянения "на сейчас" мне нравится меньше, чем от виски... хотя, завтра будет, определенно, легче от потребления водки.

В глубине души я чувствую, что не исключен мучительный путь от мечты о чудесных выдержанных дистиллятах до максимально очищенного спирта ректификата двойной ректификации и т.п. Но, наверное, на то оно и хобби, чтоб следовать потаенным желаниям и развиваться согласно внутреннему настрою, а не исходя из строгих расчетов целесообразности и прочих коммерческих изысканий.
добавлено: 06-04-2015, 00:42:16

Мешалка должна входить в центр.  По этим параметрам надо считать наклон дна . Чем больше диаметр , тем толще должна быть сталь. 

Цитата: Woolfy от Сегодня в 00:23

    (нахлест для силиконовой прокладки 15 мм)

Это не лучший вариант.  Надо сделать кольцо меньше , а прижимную площадку больше.

Спасибо большое за конструктивную критику! Именно твои испытания отложили публикацию этой темы и заставили пересмотреть конструкцию предполагаемого изделия.
Я думал над перемещением мешалки в центр котла. Но вместо увеличения угла уклона дна внутренней емкости я предполагал "загнуть" лопасти мешалки вверх, чтоб лопасть со стороны острого угла оси мешалки была параллельна дну, а со стороны тупого угла оси мешалки - чуть задрана вверх (как якорь).
добавлено: 06-04-2015, 00:44:48

Цитата: Woolfy от Сегодня в 00:23

    (нахлест для силиконовой прокладки 15 мм)

Это не лучший вариант.  Надо сделать кольцо меньше , а прижимную площадку больше.

15мм ширины прокладки при прижиме в 5ти местах мало? это вызвано шаткостью конструкции из за эластичности прокладки или возможной разгерметизацией внутренней емкости при дистилляции/ректификации?

[Игорь]

Пароводяная рубашка предполагается закрытой, под давлением, или открытой?
Если закрытой, то какое максимальное давление в рубашке предполагается?

[Woolfy]

Кстати, 30-40% от зернового погона составляет не абсолютный спирт, как считает топикстартер, а всего-лишь самогон, который можно проглотить, преодолев рвотный рефлекс. При попытке проглотить остальные проценты, сдержать рвотный рефлекс невозможно.

Имелось ввиду 30-40% абсолютного спирта, имеющегося в СС с таким количеством примесей, которое позволяет в процессе выдержки надеяться на получение "питкого" дистиллята.

В былую молодость, мне довелось отведать свежего виноградного дистиллята, который, после соответствующей выдержки и купажа, именуется коньяком (с учетом места производства (хотел щегольнуть названием местности во Франции, но не припомню с лету, а врать неохота)) - так вот, это была редчайшая гадость! но спустя несколько лет выдержки - это уже был слегка грубоватый, но вполне приевлемый коньяк.
добавлено: 06-04-2015, 01:05:49

Пароводяная рубашка предполагается закрытой, под давлением, или открытой?
Если закрытой, то какое максимальное давление в рубашке предполагается?

Нагрев до закипания воды в рубашке предполагается при открытом верхнем кране. Когда вода в рубашке закипит, а пар вытеснит из рубашки воздух - рубашка герметизируется. Нагреву воды в рубашке до 104⁰С, что обеспечивает кипение сусла и, тем более, браги во внутренней емкости, соответствует избыточное давление в 0,4 атм. Сопротивление внутреннему давлению дна внутренней емкости и рубашки будут обеспечивать вваренные между ними перемычки в количестве 4х штук. Кроме того, внизу и вверху рубашки предполагается вварка кольца из НЖ трубки Двн 10мм с толщ. стенки 1 мм с прорезями. Ожидается эффект ребра жесткости и равномерное распределение по периметру рубашки охлаждающей жидкости. Рабочее давление в рубашке предполагается до 1,5атм, с критическим повышением до 2х атм. Также рассматриваю вохможность "наборной" рубашки с ввариванием промежуточного ребра жесткости между обечайкой внутренней емкости и рубашкой. Возможно, такое решение позволит выдержать большее давление в рубашке, чем зиговка.

В любом случае, ваша критика и конструктивные размышления всячески приветствуется с моей стороны! Иначе не было бы смысла во всей этой писанине. И не было бы смысла злоупотреблять вашим вниманием!

[chelovechik]

это вызвано шаткостью конструкции из за эластичности прокладки или возможной разгерметизацией внутренней емкости при дистилляции/ректификации?

Нет.  Это вызвано тем что надо иметь идеально ровную поверхность , ибо прокладку широкую сложно выдавить. На днях буду сдавать апарат заказчику и сделаю фото готового девайса с пояснениями.

добавлено: 06-04-2015, 01:07:57

Нагреву воды в рубашке до 1040С

Мало.  Надо хотя бы 110*С. А лучше 120*С.

[Woolfy]

Цитата: Woolfy от Сегодня в 00:55

    Нагреву воды в рубашке до 1040С

Мало.  Надо хотя бы 110*С. А лучше 120*С.

У тебя получалось нагреть воду в рубашке до 120⁰С при заполненной внутренней емкости водой или суслом, вдувая 4,5 кВт?

Предполагается, что внутренняя емкость не герметизировани и кипение в ней происходит при температуре до 100⁰С

[chelovechik]

У тебя получалось нагреть воду в рубашке до 1200С при заполненной внутренней емкости водой или суслом, вдувая 4,5 кВт?

Предполагается, что внутренняя емкость не герметизировани и кипение в ней происходит при температуре до 1000С

Ты говорил про температуру внутри или в рубашке?
Если в рубашке , то 104* МАЛО! Увидишь что твой объём не закипит никогда.



Ты что думаешь поверхность тена 100 градусов и поэтому вода кипит? :D :D :D :D

[Woolfy]

я не делал строгих математических расчетов для имеющейся площади контакта, перепада температур и сопротивления нержавейки толщиной 1,5мм... но интуитивно (тобишь необоснованно :D) предполагаю, что этого хватит для удержания дальнейшего роста температуры в рубашке.
добавлено: 06-04-2015, 01:28:27

Ты что думаешь поверхность тена 100 градусов и поэтому вода кипит? :D :D :D :D

поверхность тена больше 100⁰, но и его площадь существенно меньше, чем площадь стенок и дна внутренней емкости и дна...

[Игорь]

я не делал строгих математических расчетов для имеющейся площади контакта, перепада температур и сопротивления нержавейки толщиной 1,5мм

Когда будешь считать, к тепловому сопротивлению нержавейки прибавь тепловое сопротивление малоподвижных слоев воды и браги с обеих сторон стенки. А оно на порядок выше, если не на два.

Я бы не доверял "чуйке" и расчетам, а провел бы эксперимент. На водяной бане с соленой водой попытался бы закипятить кастрюльку с чистой водой. Боюсь, что если соли будет столько, что температура бани будет 104 градуса, закипания кастрюльки можно будет и не дождаться.

[chelovechik]

поверхность тена больше 1000, но и его площадь существенно меньше, чем площадь стенок и дна внутренней емкости и дна...

Ок.  Тогда плюнь на стенку кипящей кастрюли и вопросы сами отвалятся.  :D :D :D :D :D

Надыбал инфу:


Температура теплопередающей среды при варке составляет 100...107 С, а конечная температура продукта к моменту кулинарной готовности – 85...98 С. В процессе варки тепловая энергия постепенно передается от поверхностных слоев к внутренним, достигая геометрического центра продукта. Разность температур постепенно уменьшается и становится равной нулю.

То есть 110 надо минимум.  И надо учитывать теплопотери.