Оптимальный режим ректификации на колонне с СПН

[engine]

Guests are not allowed to view images in posts, please Register or Login

Сергей, , кстати, мне очень понравилась картинка из стабникова..., мне кажется, что это как раз то , о чём мы спорим...., посмотри, как лавинообразно растёт КПД (число ТТ) на ПРЕДЗАХЛЁБЕ, большими буквами написал, что бы обратить твоё внимание, как раз твои выкладки по трети давления!!!! А ПОТОМ ВСЁ РЕЗКО МЕНЯЕТСЯ, БУКВАЛЬНО НА ММ/СЕК!!!!!!!!!!!!!!!!!

[Сергей]

engine, обрати внимание на скорость пара!
А теперь сюда http://forum.homedistiller.ru/index.php?topic=32535.20#msg11482398
и это при условии, что потери колонны постоянны 200ватт.

мощность       отбор      увеличение отбора на потраченный ватт         
1500      100%   900      100%        0%
1200       80%  730      81,1%      1,1%
900        60%   650      72,2%      12,2%
600        40%   400      44,4%      4,4%

Кстати, скорость пара при 900ватах как раз где-то, около 0,5 м/с, а 1500ватт предзахлёб и скорость пара 1,5м/с.

На графике видно, что высота насадки колонны, при всех режимах, была задействованна одинаково...
http://files.homedistiller.ru/images/3144/zavisimost_temperatyri_ot_moshnosti.4.jpg

http://forum.homedistiller.ru/index.php?topic=32535.0#msg11479037

[GrOV]

Сергей,
На мой взгляд , В_Б надо бы было увеличением отбора при мощности1500 ватт попытаться совместить температурную кривую с расчётной - и от этого плясать. Цифры были бы несколько иными.
Хотя, безусловно, на приведённом примере наблюдается экстремум на мощности близкой к 2/3 от максимума.
Заметь - 2/3, а не 1/3!!! ( у нас шла речь о мощностях, точнее о давлении, а не о скоростях пара)
И не факт, что он (экстремум) будет там же при других условиях.
Кроме того, если бы шаг измерений был меньше 300 ватт - картина была бы более подробной.
И ещё - мне представляется сомнительной скорость пара в 1.5 м/с при мощности 1500 ватт, если учитывать сопротивление насадки и флегмы, текущей по ней.

[Игорь]

на приведённом примере наблюдается экстремум на мощности близкой к 2/3 от максимума.
Заметь - 2/3, а не 1/3!!!

О чем идет речь?
Снижая нагрев, В_Б старался пропорционально снижать отбор чтобы сохранить неизменным флегмовое число. На глазок.

Отбор старался выдержать пропорционально снижению подводимой мощности, но регулировка производилась визуально по струйке.
Получились следующие данные:..

У него это получилось один раз с точностью 4%, другой раз - 12... А Сергей на этом построил теорию об экономии времени и ресурсов... Так и живем, невнимательно читая и делая выводы из ничего.

Упс... Вижу, тема заблокирована... Но удалять жалко :)

[Сергей]

На мой взгляд , В_Б надо бы было увеличением отбора при мощности1500 ватт попытаться совместить температурную кривую с расчётной - и от этого плясать.

Так там как раз и добивался, что колонна начинала разделение в зоне датчиков , не работало 6см нижних как мы видим на графике, и это проделывалось на разных мощностях, а отбором выставлялась работа колонны по нижним датчикам.   И не надо забывать, что % потерь при снижении мощности растёт, и должен был отрицательно сказаться на показателях, а вышло всё равно в плюс... 
  Этот результат случайный, планировался другой эксперимент...

Хотя, безусловно, на приведённом примере наблюдается экстремум на мощности близкой к 2/3 от максимума

Ага, да вот только давление 1/3 от предзахлёба и соответственно скорость пара, я давно говорил, что отношение мощность к давлению в колонне нелинейны....!!!!

На глазок.

По 14 датчикам стоявшим с шагом 1,5см от низа колонны, добивался перелома в этой зоне.

А Сергей на этом построил теорию об экономии времени и ресурсов...

Не я один, моё внимание на это явление обратил Руди год назад, на его колонне, он получил похожие результаты.

[Сергей]

Я ТЕБЯ УСЛЫШАЛ И ПОНЯЛ, ПОЙМИ И МЕНЯ, ПОСМОТРИ НА ГРАФИК!!!!!!!!!!!!

Вот именно ПОСМОТРИ и поймёшь, что этот график не для СПН.   Проведи сам эксперимент.
По этому графику Володя и пытался удержать предзахлёб, чтоб посмотреть на изменения, слышал бы ты его выражения при этом...

[Ант]

... пытался удержать предзахлёб, чтоб посмотреть на изменения, слышал бы ты его выражения при этом...

У меня получились странные результаты при ректификации на колонне ХД-4 (Игорь224, Homedistiller), при попытке держать колонну в предзахлёбе всё время ректификации.
Я попытался выдержать режим колонны по звуку в трубке связи с атмосферой, добиваясь с помощью изменения мощности нагрева куба появления редких "бульков" в ТСА (т.е. - если равномерный шум в ТСА - добавляю процентов 5 мощности нагрева, услышал "бульк" - на столько же убавляю...)
Для ХД-4 номинируется рабочая мощность 500 Вт, и отбор не более 500 мл/ч. (при отборе по пару - 400 мл/ч, обычно.)

Я использовал паровой отбор (ниже дефлегматора).
И у меня получилось (если поддерживать предзахлёб вышеописанным способом) - мощность при отборе тела до 850 Вт и отбор при этом 870 мл/ч. Время ректификации, по сравнению с "номинальным, так сказать" - почти вдвое меньше.

Жалею теперь, что не удосужился подключить манометр и термометр (хотя бы в куб), а только записал соотношение "мощность/отбор".
Крепость спирта получилась при этом - 96% при 20 С (а при рекомендуемом инструкцией режиме - больше 97%, стабильно).
Но вкус - понравился, запаха никакого нет при любом разведении, т.е. спирт - вполне товарный.

Внутренний диаметр ХД-4 - всего 25 мм, кажется. Захлёб - начинается под дефлегматором, похоже.
И как в этом режиме может получиться отбор 0,87 л/ч - мне не понятно.

Я записал соотношение "Мощность/отбор" на протяжении всего процесса, но получилось не очень информативно, потому что в начале экспериментировал с разными значениями мощности нагрева и отбора, и только в середине процесса держал "предзахлёб".

Когда будет новая бражка - попробую всё время ректификации поддерживать "предзахлёб" "по булькам", и записать при этом величины давления в кубе, температуры и отбора.

По данным, которые есть сейчас - непонятно, КАК на трубе около 25 мм получается отбор почти 0,9 л/ч ???

[kazimirov]

Надо определиться, кому что важнее, экономическая эффективность колонны или максимальная разделительная способность.
Если важнее чистота продукта, то каждый сможет определить мощность максимального разделения колонны.
Небезызвестный Владимир Ильич учил меня  ;) , как это делать. (глава "Изобретателя")
При работе "на себя" устанавливаем предзахлёбную мощность, даём поработать и отмечаем температуру в дефлегматоре.
Чуток снижаем мощность и точно так же повторяем измерение. Температура несколько снизится, что говорит о лучшей концентрации легкокипящих фракций, значит, минимальной ВЭТС (по-старому, высоты ТТ).
Повторяя подобные измерения, мы увидим, что тенденция к снижению температуры в дефлегматоре постепенно замедлится, и после остановки начнёт повышаться. График будет в виде блюдечка.
Те мощность и давление, при которых будет наинизшая температура (дно блюдечка), и будут параметрами наилучшего разделения колонны. И это давление примерно треть от предзахлёбного.
Я лично не проверял, поверил на слово. Также поверил на слово, что при работе с отбором эта закономерность существенно не изменится.

Всё очень просто. Желающие могут проверить.
Можно даже с извращениями. Выявить эту мощность при разной спиритуозности в кубе. На разных этапах работы колонны останавливать отбор и рисовать графики.

Написал, и самому инересно стало. Заняться, что-ль?  :)

[Игорь]

Не занимайся. Температура в дефлегматоре настолько мало зависит от концентрации головных примесей. что случайные температурные помехи в десятки раз больше этого температурного изменения.
То "блюдечко", о котором ты пишешь, вызвано совсем другими причинами.

Даже если подойти с гораздо большим изменением укрепления - от работы на себя (100 ступеней укрепления) к работе с ФЧ=4 (30-40 ступеней), температура в дефлнгматоре не меняется.

[Сергей]

engine,  проверь и расскажи...

[GrOV]

Сергей,

И не надо забывать, что % потерь при снижении мощности растёт

Прости, не понял - %  (потерь чего?) при снижении мощности растёт?

[Сергей]

 Допустим  теплопотери колонны 250ватт, эта цифра одинакова и для подводимой мощности к колонне в 1500ватт и 600ватт, вот только процентное отношение разное.
для 1500ватт 250ватт потерь составит 16,7%
а для 600ватт 250ватт потерь составит 41,7%

[Borbos]

там и там 250 ватт не будет,- потери будут относительно пропорциональны...

для 1500ватт 250ватт потерь составит 16,7%
а для 600ватт 250ватт потерь составит 41,7%

Сергей, правильно считает ИМХО.

[Borbos]

Температура в помещении постоянная одинаковая.
Теплоизоляция на колоне постоянная одинаковая.
Температура колоны постоянная одинаковая.
Тепло потери постоянные одинаковые. не зависят от подводимой мощности.

[Игорь]

1) Температура в помещении постоянная одинаковая.
2) Теплоизоляция на колоне постоянная одинаковая.
3) Температура колоны постоянная одинаковая.

4) Температура куба непрерывно растет.

Тепло потери постоянные одинаковые. не зависят от подводимой мощности.

Надо уточнить. Потери тепла колонной в джоулях за секунду постоянны. Потери тепла кубом в джоулях за секунду растут в процессе ректификации.

Но давайте сменим предмет обсуждения. Нас интересуют не потери тепла, а то, что осталось, то есть полезная мощность нагрева, от которой зависит объем поднимающегося пара.

Для успешной ректификации на насадочной колонне важно постоянно поддерживать одинаковую скорость пара, не вызывающую захлеба.
Я подчеркну еще раз. Надо поддерживать одинаковую скорость пара, а не давление в какой-то точке колонны. Ибо при разной спиртуозности и разном ФЧ давление, соответствующее предзахлебному режиму, разное.
Итак, нам надо поддерживать одинаковую, заранее определенную скорость пара.

Для этого необходимо и достаточно поддерживать на одинаковом уровне полезную мощность нагрева, разность между приложенной мощностью и тепловыми потерями. Если полезная мощность неизменна скорость пара стабильна от начала до конца ректификации с точностью до 5%. Давайте эти 5% считать мерилом необходимой точности.

Все сушествующие способы управления нагревом не идеальны, имеют свои плюсы и минусы. Давайте рассмотрим по очереди 4 разных способа управления нагревом.

1) Самый старый, самый распространенный способ - способ "прагматехники" - поставить ТЭН нужной мощности в 3-литровую банку... или в другой куб. В этом случае приложенная мощность зависит от подаваемого напряжения. А оно у меня, например, гуляет от 180 до 240 вольт в течении суток. Такая нестабильность сетеаого напряжения приводит к изменению скорости пара на 70%. При таком изменении скорости пара о ректификации можно только говорить, а проводить ее невозможно.

Если даже напряжение в сети будет стабильным, поток пара и его скорость в колонне все равно будут изменяться.
Мощность ТЭНа в такой банке - ватт 300, а потери тепла неутепленной банкой составляют (на пальцах) 30 ватт в начале ректификации и 50 ватт в конце. Скорость пара в конце ректификации будет на 8% меньше начальной скорости. Это не столь критично, как при нестабильном напряжении но все-же превышают те-же "эталонные" 5%...

2). Несколько лет назад, не имея возможности без чрезмерных затрат стабилизировать нагрев мощностью несколько киловатт, я предложил и применил крелевский способ стабилизации скорости пара путем стабилизации кубового давления. Этот способ тоже не идеален, о чем я с самого начала знал и говолил.
Способ основан на том, что при одинаковом составе кубового пара и при одинаковой смоченности насадки, неизменная скорость пара создает неизменное давление в кубе. Поэтому, контролируя и поддерживая стабильное кубовое давление, можно получить стабильную скорость пара.
Однако в процессе ректификации изменяется как состав пара, так и смоченность насадки, что делает этот метод неидеальным.
Вот конкретный пример.  Как показали эксперименты, при одинаковой предзахлебной скорости пара, давление в кубе в процессе ректификации изменяется от 250 до 400 мм.в.ст.  Если установить рабочее давление 250 мм, значительная часть процесса пройдет при скорости пара, далекой от предзахлебной. Если же установить давление болше 250 мм, часть процесса пройдет при более или менее глубоком затоплении насадки.

С другой стороны, стабилизация давления основываются на неперывном изменении нагрева, к более или менее глубоким колебаниям нагрева, особенно при изменении режима отбора, а это крайне негативно сказывается на процессе, особенно в режиме отбора головных фракций.
Образно выражаясь, мы постоянно встряхиваем колонну и перемешиваем содержимое колонны, не давая ему разделиться.

3). Игорь223 предложил стабилизировать давление не в кубе, а в уровне 2/3 колонны. Это устранило влияние изменение спиртуозности кубового пара, но никак не устранило влияния изменения смоченности насадки и не изменило, адаже усугубило эффект "встряхивания".

4) Понимая недостатки второго и третьего способов, я искал другой способ стабилизации скорости пара в колонне и на сегодняшний день иду путем стабилизации мощности нагрева с помошью РМ-2.
Способ тоже не идеален. По двум причинам.
- Задаваемое напряжение поддерживается с точностью до вольта, а значит при установке напряжения - скажем - 150 вольт, полезная мощность нестабильна до 3%.
- Кубовая температура в процессе ректификации растет, и потери тепла растут вместе с ней. Это приводит к некоторому снижению скорости пара к конце ректификации. Но к какому?
Кубом, утепленный двумя сантиметрами вспененной изоляции, в конце ректификации теряет тепла на 40-50 ватт больше, чем в начале. При подводимой стабильной мощности в 1500 - 2000 ватт, изменение полезной мощности составит 2-3%. Суммарная нестабильность потока пара составит не более 5-6%, что сопоставимо с "эталонными" пятью процентами.

Но метод стабилизации подаваемой мощности имеет очень важное преимущество перед стабилизацией давления - он не "трясет" колонну и не перемешивает примеси.

По перечисленным причинам я перешел на управление нагревом методом стабилизации кубовой мощности и те, кто воспользовался этим методом, смогли оценить его преимущества.