Мой аппарат для дистиляции

[Игорь]

Нас интересует не поток воды через кран, а ее поток через всю "цепочку резисторов". Если проход через линии без крана при заданном давлении составляет ИКС мл/сек, то как ни крути краник, больше этого значения не получишь. Поэтому вентиль регулирует только на том участке, где его сопротивление превышает сопротивление остальной цепи.


К чему я клоню... Если нам нужен поток воды - скажем - 50 мл/мин, а полностью открытый кран пропускает 500, надеяться на успешное регулирование нечего.


Что делать?
1. В первую очередь надо определиться с максимально необходимым расходом воды - рассчитать его исходя из подводимой мощности и дельтой Тэ воды.

Spoiler

Например, мы предполагаем работать с мощностью 2000 ватт и допускаем нагрев в линии охлаждения на 30 градусов.
Q=CMdT, откуда М=Q/(CdT) = 2000/(4.2x30) = 16 мл/c

[close]

2. Теперь нужно разобраться с краном и с давлением. Тут два варианта:
  - берем готовый кран и подбираем давление;
  - подбираем диаметр седла крана, оставляя неизменным давление.
Нужно подобрать такую пару "кран - давление", чтобы при полностью выдвинутой игле крана,  проток воды через него не превышал расчетный больше, чем на 10-20%.
Разумеется, длина подводящих трубок при этом подборе должна быть минимальной.

Spoiler

Вот тут я вижу сложность. какой нужен диаметр седла, чтобы при каком-то осязаемом давлении через него протекало всего 16 грамм воды в секунду? Не забьется ли это седло мизерной соринкой?
Другой вариант - придется поддерживать мизерное давление.

[close]

3. Теперь нужно разобраться с подводящими трубками и холодильником - остальными "резисторами" нашей "цепи"
Нужно убрать из системы кран и подобрать такие диаметры подводящих трубок и их длины, которые при давлении, определенном или установленном в п.2 обеспечат поток воды, который минимум вдвое-втрое превышает расчетный.

Spoiler

Снова проблема. Для НЕ микроскопического диаметра седла придется остановиться на очень малом давлении. Я не исключаю, что будет сложно при малом давлени выполнить пункт 3.

[close]

Только после этого можно начинать борьбу с углами иглы и с шагом резьб, чтобы приблизить регулирование к линейному. Только после этого можно начинать игру с шаговиками. Иначе шаговик с игольчатым краном будет работать как двухпозиционный электромагнитный клапан - "открыто-закрыто".

[Игорь]

Ой, блин!
Я забыл, что краник предназначен для регулировки не потока воды, а отбора!
Значит мимо.. Но удалять не буду. Мне - вроде - удалось изложить свое понимание такого регулирования.

[Dimassik]

Кстати, существуют ли в природе (продаже) игольчатые краны из нержи, с точностью регулировки от 25мл/ч. до 3000мл/ч.(неправильно выразился конечно, но для наших нужд, думаю понятно).
Нужен для отбора продукта.
Спасибо. :) 
P.S. Кто это балуется?  ???  :D

[chelovechik]

Dimassik, Даже если такая приблуда есть, а она должна существовать, то это будет спец девайс, с шаговиком, и стоить будет как крыло от самолёта.....
Проще найти перестатику на этот объём.... И этим насосом регулировать отбор. Хотя тоже слишком мудрёно...

[Dimassik]

Ясно. Спасибо. Короче лучше "метода Кулинара" еще не придумали, в смысле что дешево и точно.

[bobych]

Электроклапан с калиброванным жиклером и шим управлением.

[Nick.Mih.]

   

Нужен для отбора продукта.
Спасибо.   
P.S. Кто это балуется?   

Я этим балуюсь. Сделать пару десятков игольчатых нерж. крантиков не проблема. Я даже на унитаз себе похожий поставил, чтобы бачёк наполнялся с такой скоростью, Когда счётчик воды не крутится.

[Dimassik]

Я этим балуюсь

Не бери грех на душу, я про другое, скриншоты прояснят. Жаль не все делал. ;)

Сделать пару десятков игольчатых нерж. крантиков не проблема.

И сколько оборотов например с 25мл/ч. до 50мл/ч. при столбе воды в 500мм.?
С уважением. :)

[Nick.Mih.]

сколько оборотов например с 25мл/ч. до 50мл/ч. при столбе воды в 500мм.?

Да сколько угодно. Например 10 или 20. Всё зависит от конусности шпинделя. Игорь же писал, что расход определяется всеми сопротивлениями гидроцепочки и давлением (и вязкостью). Если они на порядок меньше полуоткрытого "крантика", тогда можно что-то регулировать. Если нет, то можно крантик либо открыть либо закрыть. То-же будет и с расходом. В авиации есть дроссельный кран ГА230. Там тоже всё отрегулировать можно, но он не предназначен для спирта, громоздкий и дорогой. Есть ещё гидродроссель Н-01 не помню дальше сколько. Они есть в алюм. и нерж исполнении. По-моему, это самая подходящая штуковина. Он ~40мм длиной, законцовки там М12х1 с конусом 74*, но можно переточить и на ёрш и на меньшую резьбу. У меня они есть. Найду- рассмотрю. Там очень прецезионная регулировка, но отвёрткой. Маховичок,- это дорабатывать надо.
добавлено: 25-01-2013, 04:40:39

Электроклапан с калиброванным жиклером и шим управлением.

Есть прецезионные электроприводы поступательного перемещения для радиаторных вентилей. Например М7410Е1002. Ставятся вместо термоголовки. Если воду регулировать с обратной связью по температуре, гарантируется точность 0.1*С. Если такой привод совместить с затвором отбора спирта, то надо вразумительно ему "об'яснить" чего вы хотите. Остальное "додумает" встроенный микропроцессор. Не буду писать какова его цена, иначе вас стошнит.  :)

[Аквалюб]

Игорь!!! По моему , нас с тобой нае...ли! Игольчатые краны оказались из хромированной латуни. Вчера купил 2 крана  вот таких:

Достался мне один кран из тех  , что Игорь выслал в Самару,  так от из нержи. Пропилил фаску 3 мм.  изменений в однородности метала  не обнаружил.

[Игорь]

Не буду писать какова его цена, иначе вас стошнит

Стошнит? Вырвет! 150  евро (200 долларов?)  только привод, без управления. У Хонивелл оборудование хорошее, но цены заоблачные.
Есть неплохое решение именно для игольчатых кранов. Если всю регулировку поместить в поворот шпинделя 90 градусов, можно испольсовать сравнительно недорогие приводы для трехходовых кранов. У них три проводка - общий, вращение влево и вращение вправо. Куда подашь 220 - туда и крутятся. Время цикла открытия-закрытия зависит от конкретного привода и может быть от десятков секунд до нескольких минут. Есть концевики, не позволяющие шпинделю провернуться дальше, чем нужно.

Также можно присобачить приводы для шаровых кранов. Цены таких приводов - порядка 200-300 гривень.

[Aleksej]

Наверное рано начал писать, не додумав до конца и не сделав заранее выводы.
Алексей, разовьешь мысль?

Тут накрутились дела домашние. Так что накопилось ответов за что спасибо всем.
Ты совершенно правильно заметил про цепочку гидравлических сопротивлений . Это и понятно и подтверждается на практике(когда снимал характеристики ,для чистоты эксперимента пришлось диаметр подвода воды взять 5мм- иначе дросселирует и характеристика получается не понятной). Кроме того очень сильно сказывается плотность, текучесть(напор считаем постоянным- организовано емкостью с большой поверхностью и подачей в нее, по мере расхода по типу автопоилки) и трение в самой жидкости в малых сечениях. Анализ уравнения Бернули и его производной Торричели определяют скорость потока но... в середине потока достаточно удаленного от стенок трубопровода. Все это было интересно вспомнить и почитать. Поэтому так велика нелинейность в начале регулирования игольчатых(да она и должна быть такой исходя из формулы условного прохода.
Исходя из сказанного  я сделал шпиндель с канавкой( см. рисунок). Сечение прохода меняется в линейной зависимости от оборотов шпинделя.

Там же, на рисунке, зеленым цветом показана реальная характеристика крана. Догнал расход до 1л/час при напоре 50мм воды. График показывает что кран работает достаточно линейно и предсказуемо.  Провалы в характеристике объясняются "коленочной...или почти коленочной" технологией изготовления. При сильном увеличении заметил неравномерность профиля связанные с отжимом долбяка и детали. Канавку выполнял резцом с сечением 1х2 мм, подача -ручная, глубина резания 0,02мм на проход.
Корпус крана тот же, Муторная для меня деталь- нет доступа к фрезерному станку.
По всей длине между шпинделем и корпусом крана есть технологический зазор- он почти не влияет на характеристику. Вполне возможно влияние зазора скажется на участке 3 оборота. Я тарировал кран до 1,7 оборота(1л/час).

добавлено: 29-01-2013, 09:20:04

Из сказаного выше видно что решить проблему слишком большой подачи можно просто снизив давление (подняв регулятор выше).

Я исходил из моих реалий. У меня напор от узла разбора флегмы  колонна/отбор  50мм воды. При малых напорах  сильно сказывается вязкость жидкости и может не хватить энергии потока, кран становится непредсказуемым.  Уже сейчас   при малых расходах поток возникает не сразу.

И рас есть доступ к токарке то почему б сразу не мостырить к крану шаговик? для дальнейшей автоматизации.

Все это крайне необходимо, но не все так просто. Да и токарка- одно название. станок 16Т03П(таких давно не выпускают- тупиковая модель без ходового винта(значит нет резьбы) и ходового вала-подача от руки, но точность по лимбу 0,02мм. И доступ только в обед и после работы часа два.
Можно и шаговики можно и рулевые машинки от моделей. С рулевыми будет по проще....может быть и дешевле. На рулевых есть обратная связь и где то (на дружественном сайте)  было схемка (для другого девайса но подойдет)
Сейчас надо решить основную задачу- линейность, повторяемость,характеристику.
Очень гнобит отсутствие доступа к фрезерному станку. Но это все моменты.


Добавил фото шпинделя

Фото рабочего участка шпинделя в нескольких ракусах.  Видна погрешность изготовления (торопился) которая объясняет нелинейность характеристики.

[Игорь]

Винтовые эксперименты напомнили мне свои телодвижения несколько лет назад, и тоже с винтом. Но в другом направлении. С помощью винтового подъемника я перемещал по вертикали иглу кулинаровского регулятора отбора.
Минимальный отбор (то есть НОЛЬ) был, когда игла поднята до уровня жидкости в узле отбора, максимальный с запасом (литр в час) был при отускании иглы на метр ниже.
Из шпильки М6 и куска алюминиевого профиля я "на коленке" смостырил винтовой лифт и крутил его вверх-вниз винтовым моторчиком от шуруповерта. Весь диапазон регулирования разместился почти в восьми сотнях оборотов, поэтому настройка была супер-точной.
Guests are not allowed to view images in posts, please Register or Login


Тогда заметил, что пропускная способность по спирту ОЧЕНЬ зависит от температуры спирта. А она в свою очередь может заметно меняться если спирт из узла отбора не охлаждать. Поэтому с тех пор для меня существует правило. Сначала - холодильник, потом - все регулирующие устройства. Алексей, я посоветовал бы тебе обратить на это внимание.

Поначалу было очень интересно наблюдать как автомат задумчиво поднимал-опускал иглу отбора, все работало прекрасно, не очень тихо, но прикольно. Управляла системой программа на вижл бейсике через ЛПТ-порт.Ну и наигрался же я тогда!
При зашкале температуры клапан закрывался, лифт поднимался чуть выше, при возврате температуры клапан открывался.
Пробовал и без клапана, поднимая лифт до верхнего концевика при необходимости остановки... Вот уж действительно - наигрался вдоволь...
Все работало великолепно, правда постоянным жужжанием мешало спать :)
Но конструкция и методика не прижились. Шим-регулированный электромангитный клапан отбора вытеснил этот лифт. Совсем недавно я разобрал его и использовал шпильку М6 для других целей.

[Dimassik]

Теперь игла негерметично вставлена в трубку большого диаметра идущую в 10 литровую банку.

Игорь, не мог бы пояснить для чего такие сложности? Что случиться если игла будет вставлена герметично? ??? (у меня кстати, так и вставлена).
За фото спасибо. :)

[Игорь]

Для стабильность работы такого регулятора, для повторяемость отборов при одинаковых перепадах высот, нужны два условия.
- при одинаковый состав и температура жидкости.
- одинаковое давление над уровнем жидкости в узле отбора и возле иглы. Только тогда отбор будет зависеть от диаметра излы и высоты спиртового столба.

Дефлегматор связан с атмосферой, поэтом у на выходе иглы должно быть атмосферное давление.
Пролще всего это обеспечить, если излив из иглы идет " в атмосферу". Если игла плотно вставлена в трубку, давление возле выходного отверстия может отличаться от атмосферного как в одну сторону, так и в другую.

Если приемная трубка имеет значительный диаметр (миллиметров 5 или больше), если она висит без обратных уклонов, если нижний ее край не опущен в жидкость, то все нормально. Край иглы "связан с атмосферой" через эту трубку.
Если одно из перечисленных условий не выполнено, давление возле иглы не будет равно атмосферному и регулятор не будет нормально работать.
Если будет контруклон или нижний край будет опущен в жидкость, давление возле иглы будет больше атмосферного и отбор уменьшится. Если трубка тонкая  и ниже иглы образуется опускающаяся пробочка конденсата, перекрывающая все сечение трубочки, давление у отверстия иглы меньше атмосферного - отбор увеличится.

Можно затолкать иглу в трубку герметично и не обращать внимание на перечисленные условия, если сделать "связь с атмосферой" - рядом с рабочей иглой вколоть технологическую, воздушную, как это делают в системах для внутривенных вливаний.

Ребята, я не слишком мелко разжевываю? Похоже, мои нудняки уже всем поднадоели...