Парциальный конденсатор. Расчет и конструкция квартирного "псевдо" аламбика.

Beaton · 12-07-2018, 13:36:05

Друзья!
Столкнувшись с неудовлетворительным качеством дистиллятов получаемых на прямоточнику, БКМ, недо РК коллоне и прочих дудках и обратив внимание на промышленное изготовление джина, коньячного спирта, виски и прочих благородных дистиллятов начал смотреть в сторону аламбиков.

Перелопатив всю тему «Аппарат для фруктовых зерновых» "http://labspirt.com/forum/index.php/topic,2819.0.html" было получено достаточно начальной информации для размышлений. Взяв ее за основу, был проведен расчет и создана конструкция парциального конденсатора с ПРИЕМЛИМЫМИ для квартирного применения параметрами такими как, время дистилляции, рассеиваемая в пространство мощность и внешние габариты.

Расчет проводился на базе следующих фундаментальных требований:
1)   Добиться минимально возможного времени перегонки, чтобы не наваривать бяки
2)   Путем подбора пары площадь - объем «шлема» сохранить ФЧ=2 и обеспечить время контакта пара с поверхностями парциальной конденсации не менее 30 секунд.
3)   Использовать нержавейку, так как конструкция конденсатора не подразумевает разборки. По этой причине используется не прямоточный холодильник, а дефлегматор РК с охлаждаемой ТСА для отвода в атмосферу не сконденсировавшейся бяки.
4) Использование сквозных наклонных труб в объеме "шлема" для увеличения площади контакта пар-флегма и изменения траектории движения пара, а так же получения охлаждающих конвекционных потоков внутри труб.

Вкратце что получилось:

[attachimg=1]

Габариты максимальные: диаметр наибольший – 32 см, высота – 190см.
Объем куба – 32 литра
Максимальный нагрев – 1,7 кВт
Утилизация 500 ватт мощности в парциальном конденсаторе
Время контакта пара с флегмой в конденсаторе – 29 секунд

К примеру, время дистилляции 20 литров вина для КС:
Разогрев и получение из него тела (6л, 40%) – 2 часа 30 минут
Отжим навалки до 99,1, общее время – 3 часа 50 минут.

Экселевкий файл с калькулятором и конструкцией в приложении

Прошу кидать тапки и табуретки, но в грызло не бить.
Особенно прошу проверить корректность расчета парообразования, так как он был посчитан как % от максимально возможного: (Расчетная мощность / Макс. Возможную мощность для этого зеркала) х Парообразование при максимально возможном нагреве.

Как видите габариты «железа» на удивление совпали с кубами и кастрюлями от Вилена, поэтому если нигде в расчетах нет боков, буду просить его принять участие в эксперименте, естественно в обмен на мои монеты .

dudemix · 12-07-2018, 15:25:44

я правильно понял, это сквозные трубки посредине?

ГОГа · 12-07-2018, 16:04:58

Цитата: Beaton від 12-07-2018, 13:36:05Использовать нержавейку, так как конструкция конденсатора не подразумевает разборки. По этой причине используется не прямоточный холодильник, а дефлегматор РК с охлаждаемой ТСА для отвода в атмосферу не сконденсировавшейся бяки.

Использование меди в "шлеме" дает возможность убирать сернистые соединения, которые ответственны за дурной запашок, нержавейка, увы, не устранит, не свяжет их.
Дефлегматор...зачем он? Да еще и с двумя отводами на одном уровне: ТСА и на холодильник...пар пойдет и туда, и туда..поясни конструктив и функции этого дефлегматора.

Beaton · 13-07-2018, 00:45:41

за табуретку спасибо!

Цитата: ГОГа від 12-07-2018, 16:04:58
Использование меди в "шлеме" дает возможность убирать сернистые соединения, которые ответственны за дурной запашок, нержавейка, увы, не устранит, не свяжет их.

тут даже больше интересна возможность получать неободранные дистилляты, чем убрать серу.

Цитата: ГОГа від 12-07-2018, 16:04:58
Дефлегматор...зачем он? Да еще и с двумя отводами на одном уровне: ТСА и на холодильник...пар пойдет и туда, и туда..поясни конструктив и функции этого дефлегматора.

Согласен, допустил ошибку. Без закрытой клапаном линии отбора и столба спирта в ней нет смысла в ТСА т.к. пар попрет не туда куда я хочу, а туда куда меньше ему будет сопротивление.

добавлено: 13-07-2018, 00:45:57

Цитата: dudemix від 12-07-2018, 15:25:44
я правильно понял, это сквозные трубки посредине?

все верно

intellegent · 13-07-2018, 12:23:21

Я бы подумал, как "шлем" сделать разборным, чтобы напхать его медной СПН. Или сделать верх чуть на конус - тогда СПН можно высыпать и с неразборного корпуса.

Beaton · 13-07-2018, 13:08:18

Цитата: intellegent від 13-07-2018, 12:23:21
Я бы подумал, как "шлем" сделать разборным, чтобы напхать его медной СПН. Или сделать верх чуть на конус - тогда СПН можно высыпать и с неразборного корпуса.

Тогда это будет не шлем, а недоколонна с голодающей насадкой и несоответствием ни объему ни времени его заполнения. Сейчас у меня такое нечто но со смачиваемой насадкой. И получается или вообще безароматная бодяга или получается погон с дикой сивухой

intellegent · 13-07-2018, 13:31:03

А так получается нонсенс - аламбик без меди. Может проще медную луковицу заказать?

Игорь · 13-07-2018, 15:14:49

В расчете запаролены странички с расчетами и мне не удалось понять суть расчетов. Но я не увидел там учета возврата. Так и задумано? Парциальный конденсат не будет возвращаться в куб?

добавлено: 13-07-2018, 16:28:22

[attachimg=1]
Не понятно, это в секунду, минуту, час? Почему на квадрат? а если куб круглый, как считать? Может на квадратный метр? или квадратный миллиметр?
Лучше так...
Парообразование - 750 см3/сек на каждый киловатт нагрева

Игорь · 13-07-2018, 16:36:57

Еще вопрос...
В этой таблице есть переводы из массовых в объемные и обратно, есть данные о концентрации спирта в парах для разных кубовыз концентраций, есть температуры кипения ждля разных концентраций. Эти данные как-то посчитаны, или проведена огромная работа по выборке этих данных из таблиц для каждой строки и каждой ячейке?
Ну и главный вопрос я уже задал. Учтен ли вес спирта и воды возвращающейся в куб флегмы?
Если да, то как распределялась концентрация спирта между отбором и возвратом при парциальной конденсации?

Beaton · 17-07-2018, 16:32:57

Цитата: Игорь від 13-07-2018, 15:14:49
В расчете запаролены странички с расчетами и мне не удалось понять суть расчетов. Но я не увидел там учета возврата. Так и задумано? Парциальный конденсат не будет возвращаться в куб?
добавлено: 13-07-2018, 16:28:22

[attachimg=1]
Не понятно, это в секунду, минуту, час? Почему на квадрат? а если куб круглый, как считать? Может на квадратный метр? или квадратный миллиметр?
Лучше так...
Парообразование - 750 см3/сек на каждый киловатт нагрева

Спасибо за указанные ошибки. К сожалению, недостаток знаний не дает полностью описать физику процесса .
По порядку:
1) Возврат флегмы я не посчитал. А он есть. Правильно ли я понимаю что если мы учтем ее, то время дистилляции вырастет. Скорей всего процентов на 20%. Как это посчитать на сейчас я не знаю.

2) Указано было парообразование на квадратный см площади за секунду.
3) За цифры паробразования - спасибо. :)

добавлено: 17-07-2018, 16:38:36

Цитата: Игорь від 13-07-2018, 16:36:57
Еще вопрос...
В этой таблице есть переводы из массовых в объемные и обратно, есть данные о концентрации спирта в парах для разных кубовыз концентраций, есть температуры кипения ждля разных концентраций. Эти данные как-то посчитаны, или проведена огромная работа по выборке этих данных из таблиц для каждой строки и каждой ячейке?
Ну и главный вопрос я уже задал. Учтен ли вес спирта и воды возвращающейся в куб флегмы?
Если да, то как распределялась концентрация спирта между отбором и возвратом при парциальной конденсации?

1) Данная таблица является ни чем иным как калькулятором времени дистилляции взятым здесь же - "http://labspirt.com/forum/index.php?topic=1982.0" . Как она работает я не знаю, я ее использовал для оценки возможных затрат времени на процессы

2) Вес спирта и воды возвращающейся в куб флегмы не учтен. К сожалению познания в этой области у меня примитивные, поэтому не могу дать ответ на вопрос распределения контцентрации спирта между отбором и возвратом при парциальной конденсации.

Ставил перед собой задачу создать объемную фигуру которая при не большом объеме сможет удовлетворить фундаментальные требования (сообщение 1 темы)
Скорей всего идея либо умрет либо примет существенные габариты. :(

Игорь · 17-07-2018, 18:31:18

Идея должна обрасти расчетами, которые затрахают если их делать твоим способом. Я тебе в этом могу помочь.
Парциальную конденсацию считать просто, но трудоемко.
Допустим, ты греешь куб 1000-ю ваттами мощности, а на парциальную конденсацию будет уходить ... пусть 200 ватт тепла.
Для расчета нужно интегрировать конденсацию в дефлегматоре - разбивать на мелкие этапчики с равным количеством отдаваемого паром тепла, скажем, ватт по 10-20, и считать для каждого из них количество сконденсированного спирта и воды.

Если конденсируется пар с концентрацией ИКС (мы его знаем по крепости выходящего пара из куба, то первая капля, первая порция конденсата будет иметь такую-же концентрацию, как концентрация кубовой жидкости. Грубо говоря, 40%-ный пар даст первую порцию с 5%-ным содержанием спирта. Количество сконденсированного спирта и воды для этапа можно посчитать по количеству тепла и удельной теплоте парообразования (конденсации) воды и спирта.
После первого этапа конденсации пара станет меньше, причем из него уйдет много спирта и мало воды, в результате крепость остающегося пара станет больше.
Разумеется, все расчеты надо вести по массе и по массовым процентам.
Посчитав конденсацию на каждом этапе, можно сложить данные и получить вес сконденсированного спирта и воды. Это и есть возврат, его нужно прибавить в следующей строке к кубовому остатку. оличество и крепость отбора определится как разность между кубовым паром и возвратом.

Теперь об инструменте. Когда-то я сделал для экселя пользовательские функции. они работают на основе интерполяции данных из всех доступных мне справочников (в первую очередь - Стабников, 1976).
Функций много, это и переходы между объемными, массовыми и молярными концентрациями, и равновесные концентрации жидкость-пар и обратно для массовых, молярных и объемных долей, и температуры кипения, и плотности. если скопировать и очистить любой мой экселевский файлик с этими функцями, можно ими пользоваться с единственным ограничением - макросы должны быть разрешены.
Таким образом, чтобы, скажем, получить массовый процент спирта в парах из массовой концентрации жидкости, достаточно в ячейку вставить формулу типа "=ж_п_мас(А1)",где А1-ссылка на ячейку с массовой концентрацией спирта в жидкости. Или "=ж_п_мас(32)", где 32 - мкассовая концентрация спирта в жидкости. После нажатия Ентера в этой ячейке будет концентрация спирта в парах при кипении 32%-ной (мас) жидкости... или другой концентрации из указанной ячейки. Массовая концентрация - в процентах, но без знака процентов. "ж_п_мас" значит из жидкости в пар, массовые проценты.
Такие-же формулы есть для всех видов концентраций и для разных функийй.
Где-то я подробно писал об этом, поищу.

Где-то у меня есть незаконченный (а может и законченный - не помню, может просто не облагороженный) расчет парциальной конденсации, именно тот, который ты хочешь сделать. Найду и выложу, вместе доведем его до ума.

Игорь · 17-07-2018, 18:41:36

Нашел. Вот ссылка на сообщение.
http://labspirt.com/forum/index.php/topic,6738.msg258003.html#msg258003
В нем - краткое описание и две ссылки - на файл, содержащий пользовательские функции, и на сообщение, в котором достаточно подробно расписаны эти функции.
Полуготовый файл с парциальной конденсацией ищу.

Игорь · 17-07-2018, 19:06:53

Нашел... Но разобраться будет сложно. Помимо расчетов парциальной конденсации, там заложены почти готовые (или даже готовые) расчеты распределения примесей между флегмой и отбором при разных флегмовых числах.
Есть три файла, чем они отличаются - не помню. Если будет желание разбираться - подключусь, отвечу на все вопросы.
Если страничка запаролена, то только для защиты формул от случайной порчи. Пароль - единичка.
Проект VBA недоступен чтобы не плодились файлы со случайно испорченными таблицами - исходниками.

ДимаС · 17-07-2018, 22:39:01

добавлено: 17-07-2018, 22:44:54

Я буду может отослан за неимением достаточной теоретической и практической базы в топку, но почему не сделать просто шлем, хоть медный, хоть нерж и получим то, что через кубовый выход устремляется поток пара со скоростью "Х". Таким образом, увеличение диаметра трубы (хоть и в виде шлема) приведет к падению скорости потока пара и возврату части флегмы (не преодолевшей энергетический барьер) в куб. Чем схема с трубками с воздушным охлаждением в первом посте отличается от того, чтобы поставить маломощный холодильник который будет выполнять очень похожую функцию.

Spoiler

П.С.: помидорами не бросать - тема интересна и пытаюсь разобраться...

[close]

Игорь · 18-07-2018, 07:34:17

Отослан будешь немедленно. :)
Иди - читай. Я уже понаписывал с утра... Размял пальца на клавиатуре.

Spoiler

Шлем аламбика и принудительно охлаждаемый обратный холодильник (в нем пар и конденсат текут в разные стороны) выполняют совершенно разные функции. Разница в деталях. И в результате, разумеется.

Шлем аламбика выполняет конденсацию части всего пара. Каждый кубический сантиметр пара, проходя вдоль огромной мягко охлаждаемой поверхности, теряет некоторую свою часть. При этом в конденсат уходит больше воды, и "нижних" примесей а в парах остается больше спирта и "верхних" примесей. Конденсат и флегма очень отличаются друг от друга.

Жестко охлаждаемый холодильник конденсирует весь пар, который прикоснулся к его поверхности. Неконденсированной остается та часть пара, которой удалось прошмыгнуть мимо стенки, на задев ее.
Поэтому в "быстром" холодильнике, который конденсирует часть пара, состав конденсата и прошмыгнувшего в отбор пара не отличаются.

Чувствуешь разницу?
Если в идеальный парциальный конденсатор (условно - аламбик) зашло 100 наперстков пара и каждый из них оставил на стенках половину своего объема, то попавший в отбор пар будет содержать спирта в 3-5 раз больше, чем возвращаемая в куб флегма (цифру не считал, но ее порядок такой).
Если в идеальный обратный холодильник (условно - обратноточник) подать недостаточное количество воды, и из 100 наперстков попавшего в него пара в отбор попадет только половина, то ее состав, состав отбора ничем не будет отличаться от состава флегмы.
В итоге, потеря половины нагрева в первом случае приведет к тому, что в куб вернется много воды, а во втором - много спирта. Но это только экономика. Главное наверное в том, как ведут себя в этих двух разных вариантах примеси. Но тут дискуссий на пару -тройку научно-популярных книжек.

И "на коня" :)
Идеального холодильника и идеального парциального конденсатора не существует.
В любом аламбике бóльшая или меньшая часть пара "пройдет мимо" и попадет в отбор в том виде, в каком вышла из куба, то есть без укрепления.
В любом обратном холодильнике какая-то часть прикоснувшегося к стенке пара дохромает до выхода и укрепит отбираемый продукт по сравнению с флегмой.
Но реальный, не идеальный аламбик в большей мере склонен к частичной конденсации каждого наперстка пара, а реальный, не идеальный обратный холодильник больше склонен в конденсации части наперстков.
Типичный обратный холодильник - наш дефлегматор с димротом, при низких скоростях подачи пара и большом флегмовом числе (помнишь что это такое?) очень укрепляет пар. Состав примесей жидкого и парового отбора в таком дефлегматоре могут отличаться на 3-4 ступени разделения, то есть это уже хороший парциальный конденсатор. Но он конструктивно отличается от прямоточника, не правда ли?

Что лучше или хуже я не скажу. Как и любое отличие, разница между этими двумя способами конденсации может быть полезной или вредной в зависимости от цели.

[close]