Новый метод управления охлаждением дефлегматора при паровом отборе (CM)

[Игорь]

Очередная ночь прошла мимо. Но не напрасно. Юстировал датчики температуры, каждый в своем диапазоне. Датчик температуры продукта - подмышкой на 36.6, датчик кубовой температуры - по кипящей дистиллированной воде, датчики колонны - по кипящемй воде с проверкой по кипяшему спирту.
Шалил верхний датчик колонны, который стоит в зоне отбираемого пара выше дефлегматора- до 50 градусов показывал нормально, а после этого сходил с ума и при 100 показывал 500...
Пока разобрался, что неисправность не в схеме, а в глюке самого датчика, прошло некоторое время, успел потрахаться.
Пока разбирался, в кубе кипела вода (проверялся датчик кубовой температуры), верхний датчик был вынут, а чтобы пар не свистел через его отверстие, вода подавалась в дефлегматор на полную, не пуская пар выше - в зону открытого отверстия от датчика. С удивлением обнаружил, что дефлегматор (двойной димрот, 3 метра 6-ки)справляется не только с 3-мя, но и с 4-мя киловаттами и больше, проскок пара наблюдается при 4.2-4.3 кВт. Но это не важно.

В 5 часов утра, играясь с потоком воды в дефлегматор, наблюдая за струйкой пара из открытого отверстия верхнего датчика, я сделал такое наблюдение.
Даже при полном прекращении подачи пара в дефлегматор, когда шурует уже нешуточная струя пара, достаточно буквально секундной подачи воды, чтобы мгновенно этот поток остановить. Реакция незамедлительная и молниеносная, без задержки.

Сопоставив эти наблюдение с характером подачи воды в дефлегматор, я сделал важные на мой взгляд выводы.
При управлении потоком пара по температуре пара, не  представляется возможным организовать точного управления по той причине, что реакция термометра на изменение температуры в сотни (а может и в тысячи) раз дольше времени "раздупления" термодатчика. То есть пар уже давно остановился, можно снижать поток воды, а трмодатчик еще не видит этого и продолжает толкать воду в дефлегматор.
С другой стороны, наоборот. Датчик остыл, вода в дефлегматор уже не идет, попёр пар, и не по-детски, а датчик только начинает прогреваться. За те несколько секунд, пока он прогревается до установленного порога, в отбор успевает пролететь немало пара.

Хорошо, что при ректификации управление ведется по температуре в насадке, где тепловая инерция соответствует инерции датчика.

Но я и не об этом.

Я вижу возможность точного и повторяемого регулирования парового отбора (выше дефлегматора, разумеется). Всё просто - нужно применить датчик, который чыстро реагирует на изменение потока пара. И такой датчик есть. Это... МРХ5010 :)
Да, это не бред спросонок. Я понимаю, что сегодня  среда, что меня зовут Игорь, и что МРХ5010 это датчик  давления. Зато он скоростной, работающий практически без задержки, и это отлично сочетается с мизерным временем задержки реакции потока пара на изменение потока воды в дефлегматоре.

Мысль такова. При отборе пара выше дефлегматора, холодильник продукта выполняет 2 функции - это помимо основного назначения заодно и трубка связи с атмосферой - перекрывать её нельзя. Но для связи с атмосферой хватит и небольшого сечения. Допустим, на входе пара в холодильник я поставлю шайбу с отверстием определенного сечения, или трубку определенной длины и диаметра.
Тогда при отсутствии потока пара давление над дефлегматором будет равно атмосферному, а при неполной дефлегмации, когда через диафрагму будет протискиваться пар, давление над дефлегматором будет выше атмосферного. Причем - это важно - каждому потоку пара (то есть каждой величине отбора спирта) будет соответствовать определенное давление. Будет прямая (правда не пропорциональная)  зависимость...

Наверное сумбур спросонок... В 6  утра лег спать на часок, но уснуть так и не смог. Сон пропал :)

Итак, как я вижу правильную систему управления отбором пара.

Делаем таблицу или график давления над дефлегматором и соответствующего ему отбор. Схема вырабатывает ПИД-сигнал, управляющий потоком воды в дефлегматор так, чтобы точно поддерживалось заданное давление и соответствующий ему отбор.

В режиме отбора голов показания датчика температуры в насадке не учитываем - просто поддерживаем давление(отбор) на заданном малом уровне, как нужно для отбора голов.

В режиме отбора тела увеличиваем установку давления(отбора) до крейсерского значения (скажем, 2 литра в час для д.50, а сигналом от изменения температуры в насадке изменяем установленное значение давления так, чтобы при превышении этой температуры на 2-3 десятых, разрешенное давление (или отбор) пропорционально уменьшался до нуля. Если удастся реализовать этот способ, управление отбором по пару выше дефлегматора станет таким-же простым, как и управление по датчику давления нагревом куба...

Не знаю, вполне ли внятно я изложил то, что хотел. Ловлю табуретки и буду благодарен за них, ибо в полусонной эйфории мог не увидеть чего-то важного.

Пока вижу одно - при изменении давления над дефлегматором будет изменяться давление во всей системе - и в кубе, и во всей колонне.
С точки зрения управления нагревом меня это абсолютно не беспокоит - нагрев и поток пара можно стабилизировать путем стабилизации подаваемого на ТЭН напряжения.
Но есть другой аспект. При изменении давления в зоне термодатчика в насадке, будут изменяться и его показания независимо от состава пара, и это может помешать корректному распознаванию подхода хвостов. Значит нужно сделать так, чтобы при максимальном отборе повышение давления над дефлегматором был не очень большим.
В обычном режиме давление в зоне термодатчика равно примерно 100 мм.в.ст, то есть абсолютное давление равно - грубо говоря - 10100 мм.в.ст. Нужно выяснить насколько изменятся показания термодатчика, если абсолютное давление вырастет - скажем - на 1-2% - до 10200 или 10300 мм.в.ст. Вечером разберусь...

[Игорь]

Нужно выяснить насколько изменятся показания термодатчика, если абсолютное давление вырастет - скажем - на 1-2% - до 10200 или 10300 мм.в.ст. Вечером разберусь...

Не стерпел. Информацию к размышлениям собрал и выкладываю.

Если при отсутствии отбора избыточное давление в зоне термодатчика равно 100 мм в ст, а при полном отборе увеличится еще на 100 мм, то температура кипения и показания датчика увеличатся на 0,2-0,3 градуса. Надо разобраться как из помехи использовать это в помощь нашему процессу.


-------------------------------- убегаю --------------------------------------

[GrOV]

Игорь,
То есть, насколько я понял, можно замутить управление охл. водой по "Дельте" давлений: после дефлегматора и перед холодильником разделив их дроссельной шайбой, увязав их  с дельтой температур в насадке простым логическим "или" или "и"( в зависимости от механизма реализации), что очень подходит для двухдимротной конструкции..Стабилизация парового потока налицо....Кажется, что-то подобное(дроссель) когда-то предлагал Запал, правда без контроля перепада давления...
А функцию защиты от захлёба и от аварийного роста кубового давления возложить на кубовый же  датчик давления или прессостат, оставив им только информационно - аварийноотключающую функцию...
Это как вариант...

[Владимир М.]

Лови табуретки... :)  точнее одну ;)

Вот за этот агрегат:
Guests are not allowed to view images in posts, please Register or Login

меня на ХД забанили.... Точнее за утверждение о том, сто на нем я получаю 94-92 % сразу из  браги... Ладно, дело в другом, в паровом отборе...
Так вот идею твою поддерживаю двумя руками... Но здесь есть всего одна "табуретке" - это  регулировка воды. Отбор подсле дефлегматора "проблематичен" регулировкой воды.  Скачки давления решаются легко -  обычным редуктором за 450р - он виден на фото, в принципе им же и делаю точную регулировку...  Проблема в другом, когда будешь увеличивать нагрев ( к концу перегонки), нужно будет увеличить подачу  воды, что сделать "идеально" несколько проблематично.  Здесь нужен  обычный термостат. Если его сделать - все будет решено... В принципе, в теоретически я это продумал - цена вопроса примерно 1500 р.  Это термостат-регулятор газа  от газового котла, и тот же  редуктор.  У них схожие характеристики...  Просто руки пока не дошли попробовать  сделать...
Самовар, на другом  форуме предложил  замечательную  идею парового отбора до  дефа...  Преимущество у него в том, что нет геморроя с регулировкой воды, и плюс  постоянное  флегмовое число, в независимости от кубового остатка. НО это уже отдельная тема...

[Бандерівець]

Для отбора тела нужна шайба с отверстием одного диаметра, а для отбора голов другого диаметра.

[GrOV]

Для отбора тела нужна шайба с отверстием одного диаметра, а для отбора голов другого диаметра.

В случае небходимости(под вопросом!) - это легко решается технически.

[Игорь]

... Но здесь есть всего одна "табуретке" - это  регулировка воды.

Это не табуретка, это главная и уже решенная задача, колонна работает, выдает спирт и проходит последние проверки перед отгрузкой заказчику, который уже устал ждать ;) В режиме ректификации, когда подача воды управляется датчиком, расположенным в насадке, все проходит без проблем - обводным краном устанавливается поток воды, позволяющий отбирать спирт с крейсерской скоростью, или несколько больше, а датчик при повышении температуры в насадке периодически открывает ЭМ клапан и дает добавочные порции воды так, чтобы удерживать температуру в насадке в заданных пределах. При этом скачки давления воды не имеют значения - ПИД-система добавки воды успевает среагировать на скачки и изменить поток воды через дефлегматор.
Проблемы возникают при использовании колонны в режиме бражной недоректификации, когда управление дополнительной порцией воды выполняет датчик в паровой зоне выше дистиллятора. Из-за несоответствия времени реакции датчика и времени реакции потока пара на изменение потока воды, режим отбора получается рваным, недостаточно стабильным и точным. Способ установки отбора по давлению позволит устранить этот недостаток и сделать еще более комфортным работу в режиме ректификации - начальную величину отбора можно будет устанавливать не краником, а вращая крутилку потенциометра и  глядя на цифровое табло.

Проблема в другом, когда будешь увеличивать нагрев ( к концу перегонки), нужно будет увеличить подачу  воды, что сделать "идеально" несколько проблематично.

При ректификации на нормальной колонне с СПН подъем мощности в процессе ректификации не только не нужен, но и вреден. Для получения нормального спирта всё время ректификации, от её начала и до самого конца, нужен постоянный, одинаковый поток пара. Это обеспечивается неизменной полезной мощностью.

Самовар, на другом  форуме предложил  замечательную  идею парового отбора до  дефа... Преимущество у него в том, что нет геморроя с регулировкой воды, и плюс  постоянное  флегмовое число, в независимости от кубового остатка.

Это не плюс схемы, а большой минус. По мере истощения кубового остатка, нужно постоянно увеличивать флегмовое число.
Отбор по пару ниже дефлегматора по сути своей не отличается от жидкостного отбора. Это не интересно. По крайней мере головы гораздо эффективней отбираются именно выше дефлегматора. А тело можно отбирать и до него, схемы отработаны, работоспособны, и я не вижу никакой необходимости переходить на паровой "додефлегматорный" отбор.

[Игорь]

Для отбора тела нужна шайба с отверстием одного диаметра, а для отбора голов другого диаметра.

В случае небходимости(под вопросом!) - это легко решается технически.

Можно сделать всё. Возникает вопрос зачем.

У меня откатана, проверена и работает схема ПИД-регулятора давления в кубе, который по показаниям МПХ выдает напряжение, прикрывающее симистор нагревателя. При установке давления в ИКС миллиметров водяного столба, фактическое давление колеблется не более, чем на  1 мм.в.ст от установленного. Значение давления я могу выбрать любым в диапазоне от 10 до 900 мм.в.ст, вращая два потенциометра (грубо-точно) и наблюдая устанавливаемое значение на цифровом индикаторе. Кроме того, тумблером можно выбрать закон регулирования - пропорцилнальный, или ПИД. Морду и краткое описание готового устройства я выкладывал в ветке дистилляции от СMITa.
Именно эту схему можно легко использовать для стабилизации давления над дефлегматором. Просто напряжение, которое до этого прикрывало симистор, в этом случае должно использоваться для приоткрывания водяного клапана на величину, пропорциональную этому напряжению. Это тоже просто -0 сейчас таким-же напряжением клапан приоткрывается под управлением датчика температуры. Достаточно просто перекинуть контакт... и сделать блок, учитывающий температуру в насадке.
Шайба нужна одна. Для отбора голов нужно будет накрутить потенциометром одно разрешенное давление, для отбора тела - другое.

[Бандерівець]

Игорь, Какая проблема с давлением, экспериментальным путем подобрать шайбы для голов и для тела, подобрать так чтоб давление было на немного выше при одном и втором варианте. Но в этом случае будет усложнение конструкции, клапаны нужно ставить, а они с пластмассы.

[Игорь]

Епсель... Плохие вы постановщики задачи :)
Поднялась температура в насадке, разрешенное давление нужно уменьшить. Как это сделать, если разрешенное давление регулируется заменой шайбы? При изменении температуры в насадке ставить другую шайбу? Или просто добавит воды? Это ничего не даст - как только ты подашь дополнительную воду, давление снизится и стабилизатор давление уменьшит подачу воды ровно на столько, сколько добавит её термодатчик.

[А0467]

Даже при полном прекращении подачи пара в дефлегматор, когда шурует уже нешуточная струя пара, достаточно буквально секундной подачи воды, чтобы мгновенно этот поток остановить. Реакция незамедлительная и молниеносная, без задержки.

Много времени потратил чтобы изваять регулируемый дефлегматор с отбором по паровой фазе.Изменять количество  поступающей воды в димрот в моем случае не очень подходило.Пришлось вместо дефлегматора установить стеклянный холодильник,воду подавать сверху забирать снизу,а регулировать поднимая опуская сообщающийся сосуд.Получилось следующее:датчик температуры ,расположенный в верхней паровой зоне управлят нагревом ТЭНа и двигателем который в свою очередь поднимает сообщающийся сосуд и увеличивает площадь соприкосновения пара с холодной стенкой дефлегматора.Такая схема построения довольно легка в регулировке,но имеет недостаток,а именно-так как проток воды мал то попадая в более холодный сообщающийся сосуд,  откладываются пузырьки воздуха(везде где можно).Они очень суживают просвет соединительных шлангов которыми подключен сообщающийся сосуд.Промежуточный выход-использование шлангов большого диаметра и ряда спускников воздуха.Очень прошу поделиться соображениями,как из мало наклоненных трубок ПВХ, по которым практически самотеком идет вода убрать пузырьки воздуха.Заранее спасибо.

[Владимир М.]

Игорь, погоди пожалуста, чуть чуть не спеши... у нас мозги не твои... ;) :D
Давай разберемся... у меня есть маленький опыт по паровому отбору на БК..
Первое и очень важное:

При ректификации на нормальной колонне с СПН подъем мощности в процессе ректификации не только не нужен, но и вреден. Для получения нормального спирта всё время ректификации, от её начала и до самого конца, нужен постоянный, одинаковый поток пара. Это обеспечивается неизменной полезной мощностью.

Если это так, то тогда вообще сказка, один редуктор давления воды решит все вопросы...  Он стабилизирует поток и им же легко производить точную  регулировку подачу воды. И если все так получится, то никакая эл-ка здесь вообще не нужна, кроме контроля.... Хотя, наверное оно так и есть, дело в том, что я с БК работаю на газу и не всегда  удается сразу  выставить нужный нагрев, да и там давление почти нулевое... Так вот, если сразу  удается попасть в нужный режим, то практически вся перегонка идет стабильно...
Игорь, это что же тогда получается,  я напрасно заказал функцию автоматического поддержания давления? В таком  случае достаточно ручного регулятора и датчика?

Это не плюс схемы, а большой минус. По мере истощения кубового остатка, нужно постоянно увеличивать флегмовое число.
Отбор по пару ниже дефлегматора по сути своей не отличается от жидкостного отбора. Это не интересно.

Погоди  Игорь, не горячись, моя колонна этот принцип подтверждает. Более того, здесь простая  физика...  другой вопрос есть ли смысл это обсуждать, если работает первый...

[Игорь]

как из мало наклоненных трубок ПВХ, по которым практически самотеком идет вода убрать пузырьки воздуха

Я сантехник, этот вопрос явно ко мне.
Чтобы в системе, заполненной водой, не скапливался воздух независимо от уклона трубы, достаточно поднять скорость воды в трубе выше 11 см/с. Наглядный пример - поливочный шланг. В нем скорость воды высока и воздух выплевывается мгновенно. Никаких воздушных пробок не возникает.
Тебе нужно не увеличивать диаметр трубок, а уменьшить их.
Если поток воды - скажем - 11 см3/сек, то сечение трубки должно быть 11 см3/сек : 11 см/сек = 1 см2, что соответствует диаметру не больше, чем 11 мм. Можно взять 10.
Но это большой поток воды.

Или так. Если поток воды 10 литров в час, это 10000 мс3 за 3600 секунд, или 2,78 см3/сек.
Сечение трубок должно быть не больше, чем 2.78 см3/с : 11 см/с = 0,253 см2, что соответствует диаметру не больше, чем 5,7 мм. Можно взять шестерку, лучше пятерку.

Или наоборот, если шланг имеет внутренний диаметр 8 мм, то его сечение - 0,5 см2, и чтобы в нем не застревал воздух, поток воды должен быть не меньше, чем 0,5 см2 х 11 см/сек = 5,5 см3/сек, или 5,5 х 3,600 = 20 литров в час. Не меньше.

[Игорь]

попытка урезонить тролля

Ублюдочная конструкция, дорогая и бесполезная!

Сергей, если бы ты знал, сколько подобных конструкций я сваял в 2007 году! Каждую неделю я гонял новую колонну, получая более или менее плохой спирт...
Считать их бесполезными я бы не стал. Опыт, полученный при их изготовлении и использовании я бы не получил ни в каком ВУЗе и ни на каком форуме. Единственное важное замечание. Каждая конструкция проходила стадию расчета, не делалась наобум.

[close]

[Игорь]

флуд, спровоцированный троллингом

Сергей, по-моему ты сам начал наезд на пустом месте и сам раньше Дядьки начал "себя показывать".
Вова сейчас прорабатывает Правила, и эту ветку я обязательно порекомендую ему использовать в качестве наглядного примера троллинга.

У нас в ветке - обсуждение предложенного альтернативного варианта управления и обмен информацией, полученной на других конструкциях с аналогичным способом отбора, и твои агрессивные выпады без аргументации просто неуместны. У нас нет непререкаемых авторитетов, и ты напрасно пытаешься стать первым.

Если производители и продавцы оборудования на ХД не могут сделать систему СМ, это совсем не значит, что она не работает.
Для тебя Руди - авторитет. Спроси его о преимуществах СМ перед другими способами отбора, в частности, при отборе голов.

[close]

Если это так, то тогда вообще сказка, один редуктор давления воды решит все вопросы...  Он стабилизирует поток и им же легко производить точную  регулировку подачу воды. И если все так получится, то никакая эл-ка здесь вообще не нужна, кроме контроля.... это что же тогда получается,  я напрасно заказал функцию автоматического поддержания давления? В таком  случае достаточно ручного регулятора и датчика?

Я постоянно подчеркиваю, подчеркну еще раз.
Стабильный поток пара важен именно для ректификационной колонны с хорошей насадкой.... Для хорошего разделения она должна работать в одинаковом предзахлебном режиме, который обеспечивается одинаковой предкритической скоростью пара который можно создать, используя одинаковую полезную мощность нагрева. Как вариант, учитывая что в такой колонне состав паров львиную долю времени перегонки не изменяется, можно стабилизировать давление в кубе, или в насадке.

Пустая труба - совсем другая конструкция. Во-первых, состав паров в ней изменяется непрерывно - от старта до финиша растет доля водяных паров в смеси, и поэтому при неизменном потоке пара давление постоянно будет падать. Да и сама необходимость стабильного потока пара в пустой трубе под сомнением - в ней не нужен предзахлебный режим, да и сам захлеб пустой трубы - весьма сложная и "слабоповторябельная" задача. Скорость пара, при которой произойдет захлеб, не будет одинаковой.

... моя колонна этот принцип подтверждает.

Не понял какой принцип.