Дистилятор с парциальной конденсацией (шуховская башня)

[S66]

Вот в этом и есть твоё заблуждение.... Флегма, образующаяся на стенках трубы при конденсации, на самом деле имеет два слоя. Один, более горячий - внутренний слой и второй "холодный" слой наружний (соприкасающийся со стенкой трубы). Это своего рода "теплоизоляция". Если молекула головной фракции попадет туда, она там и останется. По "дну" твоей трубы течет ручей флегмы, из которой будет активно испарятся только верхний слой, т.к. тело в жидкости передаётся по законам диффузии. Это точно так же как пытаться вскипятить ведро воды подавая пар струёй на поверхность воды. Сверху она будет тёплая, а на дне холодная. Не охото влазить в дебри, по этому я так, корявенько... Но я думаю поймёшь...

[андрей64]

S66, знаю все эти дебри. Наружняя стенка гофры будет иметь температуру еще ниже чем пристеночный слой конденсата, у каждого материала есть свой коэффициет теплопроводности у жидкости тоже.  Молекула которая все же не испарилась, а попала в пристеночный слой пусть течет в куб - мы ее на следующем круге поймаем в отбор.))) Или забьем на нее - она особой погоды не сделает - самогон из этого аппарата все равно на порядок лучше чем из простого  дистиллятора.

[андрей64]

S66, в конденсате, который внутри гофры, поверхностный слой будет почти в состояние теплового равновесия - температура пара и температура конденсата будут почти одинаковые и тепловая энергия молекул на границе столь будет велика, по сравнению с легкокипящими, что у легкокипящих не останется шанса из-за диффузии попасть в этот конденсат.  Низко кипящие как барьер выстроятся и не пустят легкокипящих))) утрирую конечно...

[S66]

Дык, ни кто и не спорит что самогон на таком аппарате на порядок выше прямоточника.... Но хорошего разделения при парциАнальной конденсации добиться фактически не возможно. Я это уже проходил.... :( Вопрос в другом, если твой аппарат тебе нравится, так это хорошо. Так и должно быть, ведь это наше хобби. Я рад за тебя, уважаю ищущих людей... По сему не буду тебя отвлекать от изысканий - удачи тебе! Чем смог, я тебе помог... Остальное за тобой... Еще раз - УДАЧИ!!!!!
ЗЫ. Ошибка всех дистилляторщиков это прямой контакт пара и флегмы... Подумай на досуге...

[андрей64]

S66, спасибо за добрые слова и пожелания!!

[IgorKip]

Но хорошего разделения при парциАнальной конденсации добиться фактически не возможно. Я это уже проходил.... 

Извини, ты имеешь ввиду опыт с РБК-2? Я только собрался к лету повторить конструкцию.  :(

[Delta]

Не делал только РК - противник спирта и водки. Поэтому делать РК не буду - никогда!!

Ой ли...как говорят у нас на Украине "Зарікалася свиня ...не їсти"....Если не поймешь, переведу в личке...Будь попроще...На любой РК можно получать НДРФ, который в разы лучше твоего самогона...И можешь даже не спорить, если сделаешь анализ своего СЭМа...

Но это не главное, главное это то, что этим простым аппаратом можно делать продукт, от которого утром нет желания застрелится, и по простоте своей этот аппарат доступен миллионам, которые сейчас травятся паленкой.

Ты же говорил, что переделал аппаратов кучу...И есть аппароаты еще проще ;) Я на простом аппарате получаю тот самогон, о котором ты пишешь...И стаж варки чуть-чуть меньше твоего, а вот опыт...Его не купишь и не пропьёшь ;)
Вот как то так... :)

[Игорь]

Начну с голов. Вылетела молекула из кубовой жидкости, скажем, метанола

C каких это пор метанол стал считаться головной фракцией? Пожоже, ты считаешь, что летучесть примесей спирта зависит от их температуры кипения... Беда с этим... 4 года борюсь с этой заразой, которую распространила Прагматехника, а конца не видно...

То есть для конденсации ей (молекуле)) нужна температура стенки ниже чем температура кипения - 64*С

первый раз встречаю правильное понимание процесса конденсации...

Я опечален... Мне казалось, что эту тему мы давно разжевали до конца...
Полетели табуретки.
андрей64, если следовать твоей ошибочной логике, то чтобы отделить спирт от воды в спиртоводяной (без примесей) паровой смеси с содержанием спирта 50%, надо пропустить этот пар по пятиметровой (или пятидесятиметровой) трубе с температурой стенки 95 градусов. Молекулы воды будут конденсроваться на этой стенке (ведь 95 меньше ста), а молекулы спирта - нет (ведь 95 больше 78.3). В результате (по твоей логике) вся вода сконденсируется и вернется в куб, а на выходе из трубы будет чистейший 100%-ный спирт... Но это только по твоей логике. А фактически не произойдет ничего. Пар пройдет всю трубу без изменений. Если из куба выходит 50%- ный пар, он имеет температуру меньше 94 градусов, и на 95-градусной стенке он будет подогреваться, а не конденсироваться. В результате на выходе из такой трубы будет точно такой по составу пар, что и на входе - 50%, а в куб не вернется ни грамма конденсата.

теперь забудем о том, что метанол - концевая примесь, а не головная, и рассмотрим поведение молекулы метанола в спиртоводяных парах. А для начала - вообще о конденсации.
Одна молекула не умеет конденсироваться. Конденсация - это процесс "прилипания" молекул друг к другу, когда энергия их теплового движения становится меньше энергии межмолекулярного притяжения.
Тепер о метаноле.
При температуре 64 градуса молекулы метанола  "прилипают" друг к другу - конденсируются - если они составляют в объеме пара подавляющее больщинство и лкгко находят друг друга.. А что в самогонном паре из нашего примера? Его состав - примерно пополам вода и спирт, и 1% всех примесей вместе взятых. Так что вокруг одной твоей молекулы метанола в паре летают сотни молекул воды и спирта, При температуре - скажем - 90  градусов,  маленькие молекулы воды в этой смеси имеют недостаточное тепловое движение и ищут к кому прилипнуть. Они слипаются между собой, облепливают крупные молекулы спирта и конденсируются месте с ними. И если на их пути встречаются молекулы примесей, они тоже оказываются в конденсате.

Итак, твои рассуждения правильны только для случая, если в гофру будет направляться пар чистого метанола. Тогда - действительно, конденсация метанола начнется только на стенке, где температура меньше 64 (или сколько там) градусов.

Теперь задаю вопрос сам себе.
Если пропускать 50%-ный пар по трубе с температурой 95 градусов, почему ничего не конденсируется Ведь молекулы воды прилипают друг к другу?
Сам себе и отвечаю.
Будет долго. Кто устал, кому нудно, не читайте...

Молекула не может иметь температуру. Температура - это мера теплового движения молекул. Молекулы всегда находятся в тепловом движении (кроме -273 градуса). Но при температуре ниже нуля молекулы воды имеют настолько малую энергию движения, что силы межмолекулярного притяжения сковывают их в кристаллы, а молекулы дрыгаются так слабо, что не могут выскочить из "строя".
Если добавить тепла, то есть передать куску льда энергию, молекулы начинают дрыгаться сильнее, и когда температура превышает ноль, начинают выскакивать из решетки. Лед тает. Но пока температура не дойдет до 100 градусов, сил межмолекулярного притяжения еще хватает, чтобы удерживать молекулы в "куче" в виде воды. Некоторые молекулы выскакивают (испарение), некоторые возвращаются, но это поверхностный эффект, на нем я останавливаться не буду, и без того лекция затянулась. И только когда добавленная энергия доведет температуру воды до 100 градусов, энергия молекул становится достаточной для преодоления взаимного притяжения, и они обретают свободу и уже внутри массива жидкости образуют пузыри  и вылетают в виде пара...

Еще немного терпения...

Вернемся к нашему 50%-ному пару в 95-градусной трубе. Да, действительно, При этой температуре молекулы воды имеют малую энергию теплового движения и стремяться слипнуться. И слипаются. И чем больше их прилипнет друг к другу, тем большую мишень они из себя представляют. А молекулы спирта при такой температуре бегают как сумасшедшие и даже не думают приклеиваться. И когда на их пути попадается водяная мишень, они таранят ее, отдают ей часть своей энергии, и мишень разваливается на отдельные молекулы. Зародыш конденсации погибает, не успев родиться.
Другой вариант - энергии одного тарана недостаточно, и прыткая молекула спирта, воткнувшись в водяной зародыш, отскакивает от него, не разбив... или даже теряет столько энергии, что прилипает к зародышу, становится его частью. Но энергия не пропадает бесследно. Молекулы в зародыше шевелятся уже более бойко, и второй  (или сто второй) таран все-же разбивает зародыш.

Если мы остудим 50%-ный пар до 90 градусов, молекулы движутся уже не так энергично, как прежде, и появляются неубиваемые зародыши, в которых есть некоторое количество молекул спирта ( и метанола тоже, если он есть в парах). Причем каждой температуре стенки соответствует строго определенное соотношение молекул воды и спирта, которое будет присутствовать в конденсате независимо от спиртуозности пара (тут нужно уточнение, но силы заканчиваются).
Так, например, при температуре 90 градусов конденсат будет иметь крепость около 16%. Почему именно столько? Да потому, что при этой температуре энергия движения молекул спирта такова, что если их "воткнется"  в зародыш больше, они отдают зародышу много энергии, и он уже не в состоянии удержаться в куче. Из него начинают вылетать молекулы, и в первую очередь - молекулы спирта. Пропория выравнивается

И снова к метанолу. Вот наш 50%-ный пар, вот температура 90 градусов. образуются зародыши конденсата, в них влетают молекулы спирта и воды, некоторые выскакивают, и тут в глыбу из сотен уже слипшихся молекул влетает одна-единственная молекула метанола... Да, быстро дрыгающаяся при этой температуре, но одна... Она не может расшатать, разбить огромный зародыш, теряет энергию, и становится его составной частью, так как энергия потрачена, а межмолекулярные силы сотен (или тысяч) молекул зародыша уже не выпускают метанол  в пар.

Спасибо, что дочитали до конца. Простите, если есть очепятки - все спят, а я плохо печатаю вслепую.

[svl63]

андрей64, аппарат у тебя хороший! Пять лет сам пользовался похожим на твой из гофры, только у моего вверху стоял обратный холодильник (рубашечный с охлаждающим стаканом внутри) и с регулятором отбора.  Для себя выяснил, что эффективней его использовать можно только со СС. Продукт по органолептике был, мне казалось, замечательный. Теперь о насущном. Два года назад попал на ХД. Построил колонну и получаю отличный спирт, который по сравнению с продуктом из "гофры" и рядом не стоял. Теперь я здесь и строю новую колонну.  А если появится ностальгическое желание вкусить сэм, то просто добавлю хвосты и все! :) 

[Игорь]

ТО, что я написал ( и продолжу писать) о конденсации, в полной мере относится и к кипению, только "с обратным знаком", так как ч физической точки зрения испарение и конденсация - зеркальное отображение друг друга.
Итак, продолжу.

Если удалось проглотить то, что я в предыдущем сообщении разжевал, надо поговорить о примесях.
Мы уже разобрались с тем, что молекул примесей в самогонных парах так мало, что они "не видят" друг друга, и конденсация примеси из пара происходит не тогда, когда наступает ЕЁ температура конденсации, а когда вся спиртоводяная смесь начинает конденсироваться. Это, кстати, хорошая  тема для отдельного разговора.

Температура конденсации каждой отдельной примеси не имеет никакого значения. Первый-же грамм спиртоводяного конденсата уже содержит ВСЕ примеси, которые были в парах, но их содержание в конденсате отличается от содержания в парах.
Содержание примеси в конденсате зависит от двух факторов - от спиртуозности пара и от содержания в нем примеси. Причем если в коденсате примеси меньше, чем в парах, мы говорим, что при данной спиртуозности эта примесь ведет себя как легколетучая, или головная, а если больше - хвостовая.
В подтверждение того, что температура кипения примеси не оказывает на летучесть примеси, приведу два характерных примера.

1. Метанол. Температура кипения  чистого вешества - 64,7 градусов. Но не думайте, чо это головная примесь.

Если в 40%-ных парах на миллион молекул спирта содержится одна тысяча молекул  метанола, то при температуре ниже 96 градусов этот пар начнет конденсироваться, и в первом его грамме будет 1600 (по данным Яровенко) или 2000 (по данным Стабникова) молекул метанола.
Это значит, что при данной концентрации спирта, даже при столь высокой температуре 96 градусов, метанол конденсируется вдвое быстрее спирта, то есть проявляет свойства хвостовой примеси.

2. Изобутанол.  Температура кипения  чистого вешества -  108,4 градусов. Хвост? НЕТ!

Если в 40%-ных парах на миллион молекул спирта содержится одна тысяча молекул  избутанола, то при температуре ниже 96 градусов этот пар начнет конденсироваться, и в первом его грамме будет 500( по данным обоих источников) молекул изпропанола метанола, то есть при данной концентрации спирта, даже при столь высокой температуре, метанол конденсируется вдвое быстрее спирта, то есть проявляет свойства головной примеси.

Наплевали эти примеси на собственную температуру кипения. И нам тоже надо о ней забыть и не вспоминать. Мы имеем дело с такими концентрациями примесей, когда температура их кипения никак и никогда не проявляется.

[Игорь]

мнение на ответ №14

Мое мнение общеизвестно. Перегонка, а особенно ректификация на открытом пламени - дело суровых мужиков с железными яйцами нервами.
Как самогоншик, как технарь, я скажу, что ты сделал правильную конструкцию, и без зазрений совести при необходимости сделаю такую-же.
Но как газовщик со стажем 28 лет (нихренасебе!), я никому не порекомендую ваять нечто подобное. Чтобы сделать такое, кроме железных яиц, нужно иметь еще и некоторый опыт подобных ваяний, а он есть далеко не у всех. Газ - не вода, если банальная утечка на воде чревата лужей или ремонтом у соседей снизу, то утечка на клапане или соединении, когда рядом открытый огонь, на котором кипит 30 литров самогона, может превратиться в увлекательное зрелище... для других.

[Игорь]

на не утеплённой трубе конденсируется всё!

При любой конденсации вполняется одно и то-же правило. Первая капля сконденсировавшегося пара  по составу в точности соответствует составу жидкости, из которой этот пар поднялся. Разумеется, это касается испаряемых веществ. Пар, который остался, уже имеет другой состав  ведь из него вычлась первая капля, соответствующая по составу не ему, а кубовой жидкости.

Поэтому каждая последующая капля содержит больше спирта и имеет другой состав примесей по отношению к спирту - больше легкокипящих и меньше "тяжелокипящих". Причем по мере повышения крепости, одни примеси сохраняют свойства "кипящести", а другие - нет. Причем честных голов и хвостов мало, все больше жулики встречаются.

[Delta]

но я решил вопрос регулировки газового нагрева, на мой взгляд, очень просто и эффективно. На подводящую газ к плите трубу установил эл. клапан.

Nick.Mih.,  я тоже балуюсь с газом и думал также о такой конструкции...Но так как приобрел много всяких газовых клапанов...растерялся...Какой клапан используешь ты?

[S66]

Извини, ты имеешь ввиду опыт с РБК-2? Я только собрался к лету повторить конструкцию. 

IgorKip, не следует расстраиваться! Нужно понять разницу между парциАнальной и фракционной конденсацией. При парциАнальной конденсации частичное охлаждение пара происходит за счет дефлегматоров (не важно с воздушным или водяным охлаждением). При чем, температура охлаждающей поверхности во много раз ниже температуры конденсации нужной нам фракции (спирта). В фракционной конденсации мы создаём условия для конденсации только хвостовых фракций. Именно этот принцип заложен во всех РБК. Так что можешь смело приступать к её изготовлению.

Я опечален... Мне казалось, что эту тему мы давно разжевали до конца...
Полетели табуретки.

Табуретки говоришь... (потираю руки)....
Лови....

теперь забудем о том, что метанол - концевая примесь, а не головная

Метанол это головная фракция. Другое дело в насадочных колоннах она ведёт себя как концевая примесь, точнее как «сердце», она всегда присутствует в отборе... Но не будем о грустном.... Боюсь опять наступлю на любимый мозоль.... По сему предлагаю остаться при своём мнении.

Вернемся к нашему 50%-ному пару в 95-градусной трубе. Да, действительно, При этой температуре молекулы воды имеют малую энергию теплового движения и стремяться слипнуться. И слипаются. И чем больше их прилипнет друг к другу, тем большую мишень они из себя представляют. А молекулы спирта при такой температуре бегают как сумасшедшие и даже не думают приклеиваться. И когда на их пути попадается водяная мишень, они таранят ее, отдают ей часть своей энергии, и мишень разваливается на отдельные молекулы. Зародыш конденсации погибает, не успев родиться.

Честно говоря, думал что в мозгах нашей гвардии уже устаканилось понимание процесса, а нет! Всё пытаемся изобрести велосипед новый закон сохранения энергии....
Процесс передачи энергии всегда идёт от большего к меньшему!!!!! У молекул спирта запас энергии значительно меньший. У молекул воды больший! (Напомню, вода обладает самой большой теплоёмкостью, у спиртов теплоёмкость меньше почти в два раза)
По чему у спирта температура кипения 78.3*, а у воды 100*? Да потому, что молекулы отдельно взятой фракции могут «поглотить» строго определённое количество энергии (равное температуре кипения фракции), при определённом атмосферном давлении. Так при температуре пара в 90* С, молекулы спирта имеют запас энергии эквивалентный 78.3* С, а молекулы воды имеют несколько больший запас этой энергии. Вот от сюда, и общая температура в 90*! (Температура это своего рода индикатор заряда энергии) Ни кому еще не удалось нагреть спирт выше температуры 78.3*! Нельзя «закачать» в молекулу больше энергии, чем она сама может взять при нормальном атмосферном давлении. Почему температура кипения водно-спиртового раствора растёт по мере испарения спирта? Всё просто! Количество молекул спирта становится меньше, воды больше. Следовательно, чем больше количество молекул воды с запасённой ими энергией, тем выше температура пара (кипения), но энергия в молекулах спирта всегда останется постоянной.

Другой вариант - энергии одного тарана недостаточно, и прыткая молекула спирта, воткнувшись в водяной зародыш, отскакивает от него, не разбив... или даже теряет столько энергии, что прилипает к зародышу, становится его частью.

Для того чтобы молекула спирта потеряла энергию, она должна натолкнутся на зародыш, с энергией меньшей энергии молекулы спирта. Это возможно только при парциАнальной конденсации, когда температура охлаждающей поверхности ниже 77* С.

Вернёмся к 95* трубе... Возможно ли получить чистый спирт на выходе бесконечно длинной трубы? Нет, не возможно! Но если, поддерживать температуру этой трубы 78.15*, то на выходе из неё пар будет содержать 97% спирта. И совсем не обязательно делать такую трубу бесконечно длинной, достаточно 0.5 м и обеспечить турбулентное движение пара с минимально возможной скоростью. При чем КПД такой системы будет ровно 100%. Остаётся решить проблему с поддержанием постоянной температуры и у Вас будет самая совершенная перегонная система!

маленькие молекулы воды в этой смеси имеют недостаточное тепловое движение и ищут к кому прилипнуть. Они слипаются между собой, облепливают крупные молекулы спирта и конденсируются месте с ними

Процесс конденсации требует передачи энергии, это известный факт при конденсации температура повышается, точно также при испарении, но в обратном направлении... В приведённом примере это не возможно....
Для примера давайте мысленно представим - сталкиваются две молекулы. Одна метанола (с энергией эквивалентной 64* С) и молекула воды (с энергией 90*, она только и делает что ищет место куда бы упасть и отдать часть энергии). Что произойдёт? Да ни чего! Молекула метанола рада бы взять у воды энергию, только вот она сама накачена ею до предела (своего). Эти молекулы разойдутся (как в море корабли), точнее разлетятся. На этом их «знакомство» закончится. Молекула воды полетит искать дальше более «холодное» место.
Дальнейшие рассуждения, я даже комментировать не буду, поскольку все они основаны на «новом законе сохранения энергии» (это когда энергия переходит от меньшего к большему).

[Сергей]

В фракционной конденсации мы создаём условия для конденсации только хвостовых фракций. Именно этот принцип заложен во всех РБК.

Разрывная... Пораскинув по асфальту мозгами подумал Штирлиц.

Метанол это головная фракция.

Как метанол выводят из СС в производстве, что используют, и почему именно гидроселекцию?