Управление отбором по давлению в кубе

[Игорь]

Пока дополню предыдущее сообщение. Коротковато получилось ;)

Если работать не изменяя мощность, уменьшение давления в кубе  в первую очередь говорит о том, что высота бесполезной нижней зоны выросла, а основной - верхней - уменьшилась. Чтобы исправить ситуацию, нужно не увеличивать мощность, в увеличить возврат, чтобы высота полезной зоны стала больше. Это приведет к увеличению кубового давления.

[Игорь]

2. Можно изменять мощность, опираясь на линейную скорость пара в верхней части колонны.
3. Можно изменять мощность, опираясь на разницу температур между помещением и кубом.

Пункт 3 проще, поэтому начну с него.
Скорость пара прямо пропорциональна полезной мощности, и для поддержания скорости пара неизменной, нужно поддерживать неизменной полезную мощность нагрева, то есть делать поправку нагрева, соответствующею изменениям теплопотерь.

Управление нагревом с помошью РМ-2... точность поддержания напряжения +-1 вольт.
Если рабочее напряжение 100 вольт, изменение напряжения со 99 до 101 вольт ведет к изменению мощности на 4%.

Если изменение разницы температур между кубом и воздухом  приводит к изменению полезной мощности меньше, чем на 5%, нет никакого смысла компенсировать это воздействие, так как оно - величина одного порядка с погрешностью подаваемой мощности.

Другими словами, если при кубовой температуре 80 градусов потери составляют 200 ватт, а при кубовой 100 они вырастают до 250 ватт, изменение потерь составляет 50 ватт. Если полезная мощность составляет 1500 ватт, изменение температуры приводит к изменению полезной мощности всего на 3%. Эта величина сравнима с  погрешностью  подаваемой мощности и компенсировать ее смысла нет.

Это теория. Ближе к практике.
На улице - ноль, в помещении +20. Ставим куб-колонну в помещении, в него - самогон 40%, даем обычную мощность, работаем на себя. Запоминаем кубовое давление.
Несем систему на улицу, запускаем при той-же мощности, работаем на себя. Смотрим кубовое давление. Оно меньше прежнего. Добавляем 1 вольт нагрева. 30 минут работы на себя. Смотрим давление. Если достигло того, что было в помещении - заканчиваем эксперимент, если не дошло - снова добавляем 1 вольт.
И так до тех пор, пока не достигнем "комнатного" давления.

По результатам эксперимента делаем выводы.
Если давление сравнивается при добавке 1-2-3 вольт, плюем на эту поправку.
Если сравнивание давлений требует большей добавки напряжения, принимаем решение. Либо дополнительно утепляем куб, чтобы не требовалась добавка больше 1-2 вольт, либо привязываем подаваемое напряжение  к кубовой температуре, пропорционально повышая его от обычного до "обычного + поправка", вычисленная на холоде.

С поправкой по температуре вроде все ясно. Осталось разобраться с поправкой по отбору, но у меня буковки кончились. И в башке не все сложилось.

[GrOV]

Игорь, а вот такой впрос:
Колонна работает на себя - ФЧ бесконечно, максимальная разделяющая способность , какое-то давление в кубе/колонне, дельта температур и т.д.
Отобрали головы и подголовники (при достаточно высоком ФЧ) - начался "крейсерский" отбор тела...Забираем 1,5-1,8 л/ч...На эту величину начинается дефицит флегмы, и  едва заметное - но падение давления...Растёт, соответственно скорость пара - разделение хужеет...Рекомендации - прикрутить отбор - понятны...
А если добавить мощности - то колонна как бы "догрузится", флегмы станет больше, скорость уменьшится..
При этом, заметь, если давление не превышает величину "при работе на себя" для данной кубовой температуры - захлёба нет и с отбором...
Разумеется, что такой режим не длится бесконечность - спирт в кубе убывает и, в конце концов, наступает момент когда  укрепляющая часть растягивается почти на всю высоту колонны, напор пара снизу выдавливает уменьшившуюся разделяющую часть вверх - в дефлегматор..Захлёб...
Чтоб этого избежать - обычно мощность делаем постоянной, или (как раньше - до РМ-ки) давление к концу приуменьшаем...
Но ведь с момента начала основного отбора и до этого момента (когда близко завершение и спирта, поступающего снизу начинает нехватать) в случае стабилизации мощности колонну вроде недогружаем до оптимума на величину(объём) отбираемого спирта...
К чему это я.. В крайние разы фиксировал давление(предзахлёбное) не при работе на себя - а именно при номинальном отборе..
Поятно, что график понижения уставки, приведенный  выше - бестолковый...Но, слава яйцам, есть возможность придать ему нужную форму...
Мысль появилась такая - следующую ректификацию провожу без управления нагревом по давлению и температуре, а от РМ-ки - при постоянной мощности.
Фиксирую и пишу в лог значения давления и температуры в кубе при работе на себя и отборе..Сразу станет ясно - в какое время и на какое значение давление приопускается и как это связано с отбором...
После этого рисую новый график понижения уставки , ориентируясь на максимально возможное предзахлёбное давление соответствующее кубовой температуре, при отборе (а не при работе на себя) догружая колонну до максимума призводительности...
Выгорит или нет?
Может, сумбурно изъясняюсь - прошу прощения - как могу...

[Игорь]

А если добавить мощности - то колонна как бы "догрузится", флегмы станет больше, скорость уменьшится..
При этом, заметь, если давление не превышает величину "при работе на себя" для данной кубовой температуры - захлёба нет и с отбором...

На все вопросы отвечу, и поспорю по поводу процитированного. Но потом.

Сейчас веду ректификацию и экспериментирую со связью давления, отбора и прочей чепухой.
В кубе - почти 50%-ная сортировка (повторная ректификация). Отбор (если включаю) возвращается в куб, так что кубовая спиртуозность не изменяется.
Результаты наблюдений выложу.

[chelovechik]

Игорь, Очень интересно посмотреть на результаты! Ибо, после последней телефонной беседы вопросов стало на мешок больше!

[Игорь]

Уже первые наблюдения дают интересные результаты.
В кубе вода и ректификат, крепость около 50%.  Для чистоты эксперимента, чтобы не менялась кубовая крепость, отобранный спирт немедленно и непрерывно возвращается в куб.
Насадка затоплена, около часа колонна отработала на себя. Определена захлебывающая мощность и напряжение. При напряжении (1800 ватт) начинается захлеб.
Поэтому устанавливаю напряжение 137 вольт (1750 ватт). В кубе устанавливается давление 350 мм.в.ст. Термодатчик  в нижней части насадки показывает 78.0 градусов.
Начинаю заведомо избыточный отбор - 2 литра в час. Отбираемый спирт через сливную трубку куба, поднятую вверх, возвращается в куб.
Давление снижается до 310 мм.в.ст. В таком режиме колонна работает 30 минут.
Увеличиваю нагрев. 139 вольт - 1800 ватт. Устанавливается давление 330 мм.в.ст, Захлеба нет.
Температура внизу насадки поднимается на десятую. 78.1.
Добавляю еще 2 вольта. 141 вольт - 1850 ватт - . Давление 350 мм.в.ст. Захлеба нет.
143 вольта - 1900 ватт. Давление 370, Захлеба нет.
145 вольт - 1950 ватт. Начался захлеб.

Снизил нагрев до 1900 ватт, снизил отбор до 1700 мл/час.
Через 30 минут захлеба нет, давление 400, температура внизу насадки 78.0.

Эксперимент не совсем чист. Возвращаемый в колонну спирт охлажден, поэтому часть добавляемой мощности расходуется на его нагрев. Надо посчитать сколько именно.

Пока напрашивается вывод о том, что захлеб в моей колонне чисто верхний, слабое звено - узел входа флегмы в насадку. Поэтому уменьшение потока возвращаемой флегмы (то есть отбор) позволяет работать на большей мощности и - соответственно - с большей производительностью и лучшим разделением, ведь поток пара в насадке становится ближе к предельному.
Сама собой напрашивается мысль о добавке нагрева, как-то зависящей от величины отбора...

На этом этапе окончательные выводы делать рано - практически вся высота насадки работает с высокоспиртуозным паром, и плотность пара пока не влияет на изменение  кубового давления.

Эти наблюдения еще впереди.

Сейчас установлю стабильный нагрев и сделаю замеры кубового давления при разных значениях отбора - от большего к меньшему, потом наоборот.

[Игорь]

Пока писал, оказалось, что колонна захлебнулось - в дефлегматоре бурление, давление подходит к 500, температура внизу насадки полнялась до 78.3.
Напрасно я снижал отбор, но это была вынужденная мера. Из-за роста кубового давления пришлось поднять выше сливной шланг куба, а вместе с ним - и иглу отбора. Поэтому отбор снизился.
Сейчас устраню захлеб, установлю тот нагрев, который не вызывает захлеба при работе на себя (137 вольт - 1750 ватт) и начну изменять отбор и отслеживать кубовое давление.

[Игорь]

Зависимость кубового давления от отбора при постоянном нагреве, при 50% спирта в кубе.
Нагрев 1750.
Отбора нет - давление 340 мм.в.ст, потеря мощности (нагрев возвращаемого спирта) = 0
отбор 600мл/час - давление 330, потеря мощности 20 ватт
800 - 325, 25
1000 - 320, 30
1100 - 320, 35
1300 - 310, 40
1500 - 310, 50
Температура внизу насадки не менялась - 77.9.
Похоже на то, что изменение давления происходит не столько вследствие отбора и уменьшения возврата флегмы, сколько вследствие изменения полезной мощности

Зависимость кубового давления от подводимой мощности отбора при постоянном отборе, при высокой спиртуозности в кубе.
Отбора нет - давление 350 мм.в.ст при нагреве 1750 ватт. Захлеб без отбора при 1800.


1.Отбор 150мл/час Поправка мощности  - минус 5 ватт. Не учитываю.
Нагрев 1750 ватт - давление 360 мм.в.ст.
1800 ватт - 380 мм.в.ст.
1850 - 420 - захлеб
Температура внизу насадки не менялась - 77.9.

2.Отбор 600мл/час Поправка мощности  - минус 20 ватт.
Нагрев 1750 1730 ватт - давление 335 мм.в.ст.
1800 1780ватт - 350 мм.в.ст.
1850 1830 - 400
1875 1855  - 440 - захлеб
Температура внизу насадки не менялась - 77.9.

3.Отбор 1100 мл/час Поправка мощности  - минус 35 ватт.
Нагрев 1750 ватт - давление 325 мм.в.ст.- температура внизу насадки - 77,9
1800 1765 ватт -  350 мм.в.ст - 80,0
1850 1815  -  380  -  78,0
1875 1840  -  390  -  78,0
1900 1865  - 430 - захлеб


4.Отбор 1500мл/час Поправка мощности  - минус 50 ватт.
Нагрев 1750 1700 ватт - давление 320 мм.в.ст.- температура внизу насадки - 79,9
1800 1750 ватт -  340 мм.в.ст - 77,9
1850 1800 -  360 - 78,0
1900 1850 -  390 - 78,0
1930 1880 -  420 - 78,1
1960 1910 -  470 - захлеб

Первая серия эамеров окончена.
Планирую еще две серии - при кубовой крепости 25 и 5%.  Второй этап будет ближе к вечеру, третий - к следующему утру.
посчитал потерю мощности на нагрев возвращаемого спирта, добавил синим.

С поправкой на нагрев спирта, получается, что если без отбора максимальная незахлебывающая мощность составляет 1750 ватт, то при отборе:
150 мл/час (ФЧ=50) незахлебывающая мощность - 1800 ватт,
600 мл/час (ФЧ=12) - 1830 ватт,
1100 мл/час (ФЧ=6) - 1840 ватт,
1500 мл/час (ФЧ=4,3) - 1880 ватт.

Картинка достаточно ясная. При отборе с ФЧ ниже пяти можно увеличивать мощность процента на четыре... Есть ли смысл, если на величину того-же порядка гуляет нагрев (у РМ-2 напряжение поддерживается с точностью +- 1 вольт)?

Не спешу с окончательными выводами, хочу посмотреть результаты замеров при другой кубовой спиртуозности.
Не нравится то, что изменение мощности без изменения отбора ведет к изменению температуры внизу насадки.

[chelovechik]

Игорь, Спасибо !!! Много времени нам экономишь!

[chelovechik]

Планирую еще две серии - при кубовой крепости 25 и 5%.

Типа коэффициент 1\2, и 1\10    ????

[Игорь]

Нет, скорее "начало - середина - конец".
Если строить график, двух крайних точек крайне недостаточно - их можно соединить прямой или кривой любого изгиба. Если есть еще и средняя точка, задача упрощается.

[GrOV]

Сделал ректификацию и  снял графики..Завтра выложу и сравню с твоими...
Сегодня лечусь - приболел, температура...

[Игорь]

Я несколько удивлен, хотя все закономерно.
Это у меня - повторная ректификация. Первичный ректификат "обезглавливался" по рассчитанному методу. Обычно при повторной ректификации есть немного голов. А я их не получил. Колонна всю ночь колбасила на себя с псевдоотбором ( с возвратом отбора прамо в куб), потом 2 часа - чисто на себя, потом за 4 часа отобралось 200 мл. ФЧ порядка 150. Запаха голов нет. разбавил эти 200 грамм и выпил по рюмке с кумом. Нормальный спирт. Значит при первой ректификации головы я отобрал правильно.
Сейчас идет отбор тела, скоро проведу вторую серию замеров - при крепости в кубе 25%.

[Игорь]

Кубовая спиртуозность 25%. При работе на себя предзахлебная мощность - 1800 ватт.
Определяю критическую мощность при разных величинах отбора.

1.Отбор 150мл/час[/u] Поправка мощности  - минус 5 ватт. Не учитываю.

Нагрев 1800 ватт - давление 380 мм.в.ст.
1820  - захлеб
Температура внизу насадки  - 77.7.

2.Отбор 600мл/час Поправка мощности  - минус 20 ватт.
Нагрев 1800 1780ватт - давление 370 мм.в.ст.
1850 1830 - 390
1875 1855  - захлеб
Температура внизу насадки не менялась - 77.7.

3.Отбор 1100 мл/час Поправка мощности  - минус 35 ватт.
Нагрев 1800 1765 ватт - давление  370 мм.в.ст - температура внизу насадки - 80,0
1850 1815  -  39  -  77,7
1875 1840  -  400  -  77,7
1900 1865   - захлеб

4.Отбор 1500мл/час Поправка мощности  - минус 50 ватт.
Нагрев 1800 1750 ватт - давление 320 мм.в.ст.- температура внизу насадки - 77,7
1850 1800 ватт -  340 мм.в.ст - 77,7
1900 1850 -  380 - 77,8
1960 1910 -  420 - 77,9
1980 1930 -  захлеб

Сравниваю с кубовой спиртуозностью 50%.

С поправкой на нагрев спирта, получается, что если без отбора максимальная незахлебывающая мощность составляет 1750 ватт, то при отборе:
150 мл/час (ФЧ=50) незахлебывающая мощность - 1800 ватт,
600 мл/час (ФЧ=12) - 1830 ватт,
1100 мл/час (ФЧ=6) - 1840 ватт,
1500 мл/час (ФЧ=4,3) - 1880 ватт.

Сейчас, при кубовой спиртуозности 25%, критическая мощность в зависимости от отбора равна:

150 мл/час (ФЧ=50) незахлебывающая мощность - 1800 ватт,
600 мл/час (ФЧ=12) - 1830 ватт,
1100 мл/час (ФЧ=6) - 1840 ватт,
1500 мл/час (ФЧ=4,3) - 1910 ватт.

Разница есть только в последнем значении (1,5%), но она сравнима с погрешностью стабилизации мощности.

Еще один предварительный вывод - при кубовой спиртуозности до 25% нет необходимости корректировать мощность по температуре куба.

[chelovechik]

при кубовой спиртуозности до 25 ватт

Ватт?????  или *,  ?