К вопросу получения ароматных спиртов с использованием вакуумной дистилляции

Игорь · 05-08-2020, 20:43:26

В обычном прямоточнике пар при нагреве 4 кВт входит в паровую трубу д.16 и там конденсируется. При этом конденсат более-менее равномерно распределяется по стенкам паровой трубы, и, стекая тонкой пленкой вниз, нормально охлаждается. Правда для этого приходится пускать воду по тонкому кольцу рубашки, да еще и закручивать ее спиралью. При толстом кольцевом зазоре охлаждение недостаточное.
Перепад температур входящей воды и пара составляет 60-70 градусов, и холодильник длиной 70 см утилизирует порядка 4 киловатт тепла.

Прямоточник при работе с НБК работает намного хуже, несмотря на то (а вернее потому), что в него попадает уже почти полностью сконденсированный пар. Из трех киловатт нагрева НБК, нагрев браги уносит примерно половину, и оставшиеся полтора киловатта таким-же 70-сантиметровым прямоточником утилизируются хуже.
Причина в том, что пар не конденсируется в трубе, а затекает толстым ручьем, и проваливаясь вдоль стенки, этот ручей не успевает нормально охладиться. И это при том, что перепад температур между входящей водой и паром составляет примерно те-же 60-70 градусов.

Возникает справедливый вопрос - во сколько раз нужно удлинить или укоротить прямоточник, чтобы он успешно утилизировал примерно 500 ватт тепла в виде стекающего ручья еле теплого конденсата, если перепад температур между водой и паром составит не 60-70, а 20-30 градусов?

Игорь · 05-08-2020, 20:55:19

Я не напрасно нарисовал доохладитель в виде змеевика. Задумка в том, что дистиллят будет полностью (или почти полностью) заполнять эту трубку, и дистиллят будет достаточно долго кружить струйкой диаметром 4 мм в окружении самой холодной воды, которую мы сможем предоставить для охлаждения.
Но тут есть подводный камень. Это гидравлическое сопротивление змеевичка. Если оно окажется больше высоты от низа ввода пара до верха перелива в пробоотборнике, дефлегматор (вернее конденсатор) будет переполняться, пар будет барботировать под слой дистиллята, а давление в кубе будет скакать. Рано или поздно это приведет к выбросу пены из куба. Поэтому я не начну крутить нержовую шестерку пока не проверю гидравлику льющегося самотеком дистиллята на ПВХ-шной трубке Двн 4 мм. Эта проверку покажет и оптимальный наклон витков, и длину трубки для змеевика, и высоту охлаждающей части холодильника. Проверять планирую при потоке 70%-ной сортировки 1,5 литра в час.

ГОГа · 05-08-2020, 23:12:28

Цитата: Игорь від 05-08-2020, 20:43:26Возникает справедливый вопрос - во сколько раз нужно удлинить или укоротить прямоточник, чтобы он успешно утилизировал примерно 500 ватт тепла в виде стекающего ручья еле теплого конденсата, если перепад температур между водой и паром составит не 60-70, а 20-30 градусов?

И вот тут меня, кажется, осенило:
Я варю пиво и озхлаждать его надо быстро и эффективно. Охлаждение погружным змеевиком (длиной порядка 12 метров нержавеющей трубы диаметром внутренним 8 мм) идет вначале довольно быстро, но потом все медленнее и медленнее.. когда сусло уже 35 градусное (тепла), охлаждение идет крайне медленноо.. что бы охладить сусло объемом в 40 литров приходиось прокачивать при сильном напоре воды из-под крана, минут 40.., мало того, еще и помешивая сусло.
Но когда я применил плстинчатый теплообменнк, он, ввиду малого своего гидравлического сопротивления, большой площади соприкосновения фаз раной температуры, сразу же выдавал сусло температурой порядка 25 градусов и весь процесс занимал минут 6-7.
Я вот к чему: а почему бы не применить пластинчатый теплообменник? Его эффективность - зашкаливает. Да, цена приличная. Но он есть у меня. Он позволяет пропускать очень большой поток воды при очень маленьком потоке охлаждаемой жидкости и весьма эффективен при малых перепадах температур. Надо просто заменить прямоточник пластинчатым теплообменником.

Батарейкин · 05-08-2020, 23:19:50

Цитата: ГОГа від 05-08-2020, 23:12:28Да, цена приличная.

300-600грн на олх

Ярославович123 · 06-08-2020, 00:55:54

Подкину мыслишки, может пригодятся...
1е- ставить банку и колбу в полиэтиленовый пакет, стремновато,,- предлогаю банку вставить в обрезаную баклагу 5л и обдуть строительным феном до прилягания, и поджимания баклагой банки., Тоже можно проделать и с колбой методом подбора баклажки нужного объёма.

2е, силиконовые шланги, при разряжении , от сплющивания уберегут стальные пружины плотно надетые на силиконовый шланг. Тоже методом подбора...
Предпологаю, что их можно добыть на авторынках, или навить у токаря.

3я при вертикальном прямотоке, от быстрого стекания сконденсированных паров , помогает или путанка, или рпнка, она и притормаживает поток, и отбирает тепло, и передаёт к стенке холодильника, （этот фокус делали на паралельном форуме）
Как бы вот...

Игорь · 06-08-2020, 01:52:06

Не шланг нужно вставлять в пружину, а пружину в шланг. Пружину можно хоть врушную навить из нержавейки д.0,8 или 1 мм. Банку обтягивать баклажкой нет необходимости. Банка по стандарту выдерживает 5 атмосфер внутреннего давления. 1 атмосфера внешнего давления для нее - мелочь. Думаю, и пластинчатый теплообменник не нужен. Поток литр в час, равномерно текущий в змеевике Две 4мм, погруженном в движущуюся холодную воду, должен нормально охлаждаться, надо только подумать как удержать там жидкость чтобы она текла сплошным медленным потоком, а не проваливалась периодическими быстрыми порциями.

silverus · 06-08-2020, 07:35:26

Цитата: Ярославович123 від 06-08-2020, 00:55:542е, силиконовые шланги, при разряжении , от сплющивания уберегут стальные пружины

Силиконовые шланги стенка 3 мм и внутренним диаметром до 7 мм не сплющиваются

ZSerje · 06-08-2020, 08:28:03

Цитата: Игорь від 06-08-2020, 01:52:06как удержать там жидкость чтобы она текла сплошным медленным потоком, а не проваливалась периодическими быстрыми порциями.

Высоту петли подобрать по высоте в зависимости от эффективности змеевика. В любом случае высота петли должна быть меньше змеевика.

Игорь · 06-08-2020, 09:39:12

Потока на выходе не будет до тех пор, пока змеевик не заполнится доверху. Когда уровень дойдет до уровня перелива, поток рухнет вниз, его высосет сифонным эффектом. И снова отбор остановится до нового пополнения уровня.
Хорошо это или плохо - не знаю. Надо подумать. Чисто интуитивно кажется, что плохо. Но это не факт.
Я сейчас калибрую управлялку перистальтического насоса чтобы задавать необходимые потоки. Экспериментальный прозрачный змеевик готов, скоро начну замеры и наблюдения.

ZSerje · 06-08-2020, 09:53:22

Цитата: Игорь від 06-08-2020, 09:39:12Когда уровень дойдет до уровня перелива, поток рухнет вниз, его высосет сифонным эффектом.

Это если трубка которая идет вниз тоже шестерка, и часть которая в банке длинная.

добавлено: 06-08-2020, 10:04:12

Игорь · 06-08-2020, 11:45:10

Провел эксперимент, пощупал процесс руками. Есть выводы.
Система слива уверенно стремится к равновесию. Каждому потоку (литров в час) соответсвует определенная высота заполнения змеевика, вернее - определенное расстояние по вертикали между уровнями жидкости в начале и конце змеевика, то есть между уровнем затопления дефлегматора и уровнем в пробоотборнике. При малых потоках она становится меньше физической высоты змеевика, и избыток уровня компенсируется пропусками жидкости в потоке в змеевике. В результате суммарная высота заполненных участков становится равной необходимой.
Сергей, делая возвышенный перелив в широкую трубу, как на твоих последних эскизах, мы уменьшаем перепад уровней, и тем самым компенсируем избыточную высоту на малых потоках. Того-же эффекта я достиг путем уменьшения диаметра на выходенвыходе из змеевика.
Но на больших потоках перепад уровней стремится увеличиться, а следовательно станет повышаться уровень затопления дефлегматора, как в случае возвышенного перелива, так и в случае уменьшенного диаметра на выходе.
Необходимо определиться с рабочим диапазоном отборов, с максимумом и минимумом, и я смогу нащупать оптимальное расстояние от дна дефлегматора до уровня перелива.
Израясь с разными диаметрами заужения, я пронаблюдал разные режимы движения жидкости по змеевику. Идеальный - когда пропусков жидкости нет, удовлетворительный - когда пропуски есть, но пунктиры потока полностью перекрывают сечение трубки, и неудовлетворительный, когда поток имеет мало пропусков, но заполняет только часть сечения трубы, то есть течет струйкой по дну витка.
Если удастся подобрать геометрию так, чтобы при минимальных потоках был второй вариант, а при максимальных - первый, и при этом уровень затопления дефлегматоры не превышал допустимого уровня, можно считать, что дело в шляпе.