Kako napraviti stupac za destilaciju - proračun parametara sustava

Visina cijevi. Da bi se osigurala dobra sposobnost zadržavanja i odvajanja, bez obzira na promjer, visina stupa za destilaciju trebala bi biti od 1 do 1,5 m. Ako je manja, neće biti dovoljno prostora za fuzualna ulja akumulirana tijekom rada, što će rezultirati puštanjem trupa u odabir. Drugi nedostatak je što glave neće biti jasno podijeljene u frakcije. Ako je visina cijevi veća, to neće dovesti do značajnog poboljšanja sposobnosti odvajanja i zadržavanja sustava, već će povećati vrijeme vožnje, kao i broj „glava“ i „naslona za glavu“. Drugim riječima, s povećanjem visine cijevi, kapacitet odvajanja destilacijskog stupa povećava se za svaki dodatni centimetar smanjuje. Učinak povećanja cijevi s 50 cm na 60 cm je reda veličine veći od 140 cm do 150 cm.

Volumen kocke za destilaciju

Kako bi se povećao prinos visokokvalitetnog alkohola, ali ne i spriječio preljev stupa rotora, najveći dio (punjenje) sirovog alkohola u kocki je ograničen u rasponu od 10–20 volumena mlaznice. Za stupove visine 1,5 m i promjera 50 mm - 30-60 l, 40 mm - 17-34 l, 32 mm - 10-20 l, 28 mm - 7-14 l.

Uzimajući u obzir punjenje kocke za 2/3 volumena, zapremina od 40 do 80 litara prikladna je za stupac s unutarnjim promjerom od 50 mm, za 40 mm - 30-50 litara, za 32 mm - 20-30 litara kocku i za 28 mm štednjak.

Kada koristite kocku s volumenom bližim donjoj granici preporučenog raspona, možete sigurno ukloniti jednu ladicu i smanjiti visinu na 1-1,2 metra. Kao rezultat toga, sivuhi će biti relativno mali za proboj u odabiru, ali volumen "naslona za glavu" će se znatno smanjiti.

Izvor i snaga grijanja na stupcu

Vrsta tanjura. Mjesečina prošlosti proganja mnoge pridošlice koji vjeruju da ako ste prethodno koristili plinski, indukcijski ili konvencionalni električni štednjak za zagrijavanje mjesečine, ovaj izvor možete ostaviti za stupac.

Proces ispravljanja značajno se razlikuje od destilacije, sve je puno složenije i krijes neće raditi. Potrebno je osigurati glatko podešavanje i stabilnost isporučene snage grijanja..

Električni štednjaci koji rade prema termostatu u načinu start-stop ne koriste se, jer čim dođe do kratkotrajnog prekida napajanja, para će prestati ići u stup, a flegma će se srušiti u kocku. U ovom slučaju morat ćete ponovo pokrenuti ispravljanje - s radom stupca za sebe i odabirom „ciljeva“.

Indukcijski štednjak je izuzetno grub aparat s korak izmjenom snage od 100-200 vata, a tijekom ispravljanja morate glatko mijenjati snagu, doslovno 5-10 vata. Da, i malo je vjerojatno da će biti moguće stabilizirati grijanje bez obzira na fluktuaciju napona na ulazu.

Plinska peć s 40-postotnim sirovim alkoholom i proizvodom od 96 stupnjeva izlivena u kocku na izlazu predstavlja smrtnu opasnost, a da ne spominjemo varijacije u temperaturi grijanja.

Najbolje rješenje je ugraditi grijač s potrebnom snagom u kocku, a za podešavanje koristite relej za stabilizaciju izlaznog napona, na primjer, PM-2 16A. Možete uzeti analoge. Glavna stvar je dobiti stabilizirani napon na izlazu i sposobnost glatke promjene temperature grijanja za 5-10 W.

Napajanje. Da biste kocku zagrijali u prihvatljivom vremenu, trebate početi od snage 1 kW po 10 litara sirovog alkohola. Dakle, za 50 l kocke napunjene s 40 litara potrebno je najmanje 4 kW, 40 l - 3 kW, 30 l - 2-2,5 kW, 20 l - 1,5 kW.

S istim volumenom, kocke mogu biti niske i široke, uske i visoke. Prilikom odabira prikladnog spremnika treba imati na umu da se kocka često koristi ne samo za destilaciju, već i za destilaciju, stoga je potrebno postupiti od najtežih uvjeta kako isporučena snaga ne bi dovela do nasilnog pjenjenja s emisijom prskanja iz kocke u parni vod.

Eksperimentalno je utvrđeno da se kod dubine postavljanja PETN-a od oko 40-50 cm, normalno vrenje događa na 1 kvadratnom metru. cm ogledala imaju ne više od 4-5 vata snage. S smanjenjem dubine povećava se dozvoljena snaga, a s povećanjem se smanjuje.

Postoje i drugi čimbenici koji utječu na prirodu ključanja: gustoća, viskoznost i površinska napetost tekućine. Događa se da emisije nastaju na kraju destilacije kaše, kada se gustoća poveća. Stoga je postupak ispravljanja na granici dopuštenog raspona uvijek prepun problema.

Obične cilindrične kocke imaju promjer 26, 32, 40 cm. Temeljene na dozvoljenoj snazi ​​na površini kocke rasutog zrcala 26 cm normalno će raditi sa snagom grijanja do 2,5 kW, za 30 cm - 3,5 kW, 40 cm - 5 kW.

Treći faktor koji određuje snagu grijanja je upotreba jednog od stupaca bez mlaznica kao suhoparnika za suzbijanje blatnjaka. Da biste to učinili, potrebno je da brzina pare u cijevi ne pređe 1 m / s, pri 2-3 m / s zaštitni učinak oslabi, a pri velikim vrijednostima pare pokreće gnoj u cijev i baci se na odabir.

Formula za izračunavanje brzine pare:

V = N * 750 / S (m / s),

gdje je:

• N - snaga, kW;
• 750 - isparavanje (kubični cm / sec kW);
• S je površina poprečnog presjeka stupa (sqmm).

Cijev promjera 50 mm nosit će se sa mlaznicom za prskanje kada se zagrije na 4 kW, 40-42 mm - do 3 kW, 38 - do 2 kW, 32 - do 1,5 kW.

Na temelju gornjih razmatranja, odabiremo volumen, veličinu kocke, snagu zagrijavanja i destilacije. Svi su ti parametri u skladu s promjerom i visinom stupca..

Proračun parametara kondenzatora refluksa destilacijske kolone

Kapacitet refluks kondenzatora određuje se ovisno o vrsti destilacijske kolone. Ako gradimo stupac s uzorkovanjem tekućine ili pare ispod refluks kondenzatora, tada potrebna snaga ne smije biti manja od nazivne snage stupa. Tipično se u ovim slučajevima kao kondenzator koristi Dimroth hladnjak s kapacitetom oporavka od 4-5 vata po četvornom metru. vidi površinu.

Ako je stupac s izborom para iznad refluks kondenzatora, tada je nazivna snaga 2/3 nazivne. U tom slučaju možete primijeniti Dimroth ili "košulju". Kapacitet iskorištavanja košulja je manji od kapaciteta dimrota i iznosi oko 2 vata po kvadratnom centimetru.

Nadalje, sve je jednostavno: podijelimo nazivnu snagu na snagu recikliranja. Na primjer, za stupac s unutarnjim promjerom od 50 mm: 1950/5 = 390 četvornih metara. cm površine Dimroth ili 975 četvornih metara. vidi majice. Dakle, Dimroth hladnjak može se izraditi od cijevi dimenzija 6x1 mm duljine 487 / (0,6 * 3,14) = 2,58 cm za prvu opciju, uzimajući u obzir sigurnosni faktor od 3 metra. Za drugu opciju pomnožimo s dvije trećine: 258 * 2/3 = 172 cm, uzimajući u obzir sigurnosni faktor 2 metra.

Košulja košulje za stupac 52 x 1 je 975 / 5,2 / 3,14 = 59 cm * 2/3 = 39 cm. Ali to je za sobe s visokim stropom.

Proračun hladnjaka s izravnim protokom

Ako se spremnik s izravnim protokom koristi kao rashladno sredstvo u koloni za destilaciju tekuće destilacije, odabira se najmanja i najkompaktnija verzija. Dovoljna snaga od 30-40% nazivnog kapaciteta kolone.

Hladnjak s izravnim protokom izrađuje se bez spirale u razmaku između plašta i unutarnje cijevi, zatim se započinje odabir u jakni, a rashladna voda se dovodi kroz središnju cijev. U ovom slučaju košulja je zavarena na cijev za dovod vode do refluks kondenzatora. Ovo je mala "olovka" dugačka oko 30 cm.

Ali ako se jedan i isti izvor izravnog protoka koristi i za destilaciju i za destilaciju, kao univerzalna jedinica, oni ne potiču iz potreba Republike Kazahstan, već iz maksimalne toplinske snage tijekom destilacije.

Da biste stvorili turbulentno strujanje pare u hladnjaku, omogućujući brzinu prijenosa topline od najmanje 10 vata / m2. cm, potrebno je osigurati brzinu pare od oko 10-20 m / s.

Raspon mogućih promjera je dovoljno širok. Minimalni promjer određuje se iz uvjeta ne stvaranja velikog prekomjernog tlaka u kocki (ne više od 50 mm vode u koloni), već maksimalnog izračunavanjem Reynoldsovog broja na temelju minimalne brzine i maksimalnog koeficijenta kinematičke viskoznosti pare.

Da se ne upuštamo u nepotrebne detalje, dajemo najčešću definiciju: "Da bi se održao turbulentni način kretanja pare u cijevi, dovoljno je da unutarnji promjer (u milimetrima) nije veći od 6 puta veće od snage grijanja (u kilovatima).".

Preporučeni promjeri cijevi za paru

Da biste spriječili zračenje vodenog plašta, potrebno je održavati linearnu brzinu vode od najmanje 11 cm / s, ali za prekomjerno povećanje brzine potreban je veliki pritisak u dovodu vode. Stoga je optimalni raspon od 12 do 20 cm / s.

Da bi se kondenzat mogao ohladiti i ohladiti na prihvatljivu temperaturu, trebate opskrbiti vodom na 20 ° C u količini od oko 4,8 kubnih cm / s (17 litara na sat) za svaki kilovat ulazne snage. U tom će se slučaju voda zagrijati do 50 stupnjeva - do 70 ° C. Naravno, zimi će trebati manje vode, a kada koristite autonomne rashladne sustave, otprilike jedan i pol puta više.

Na temelju prethodnih podataka, možete izračunati površinu poprečnog presjeka prstenastog razmaka i unutarnji promjer košulje. Potrebno je uzeti u obzir raspoloživi asortiman cijevi. Proračuni i praksa pokazali su da je zazor od 1-1,5 mm dovoljan da ispuni sve potrebne uvjete. To odgovara paru cijevi: 10x1 - 14x1, 12x1 - 16x1, 14x1 - 18x1, 16x1 - 20x1 i 20x1 - 25x1.5, koje pokrivaju cijeli raspon kapaciteta koji se koriste kod kuće.

Postoji još jedan važan detalj ramjeta - spiralna namota na parnoj cijevi. Takva spirala izrađena je od žice promjera koja pruža razmak od 0,2-0,3 mm na unutarnjoj površini košulje. Namotava se korakom jednakim 2-3 promjera cijevi za paru. Glavna svrha je centriranje cijevi za paru, u kojoj je tijekom rada temperatura viša nego u košulji. To znači da se uslijed toplinskog širenja cijev za paru produžuje i savija, naslonjena na košulju, postoje mrtve zone koje se ne ispiraju rashladnom vodom, što rezultira time da učinkovitost hladnjaka naglo opada. Dodatne prednosti spiralnog namotavanja su duži putovi i stvaranje turbulencije u protoku vode za hlađenje..

Dobro dizajnirani spremnik s prednjim protokom može iskoristiti do 15 vata / m2. cm površine prijenosa topline, što je eksperimentalno potvrđeno. Da bismo odredili duljinu hlađenog dijela ramjeta, koristimo nazivnu snagu od 10 W / sq. cm (100 kvadratnih cm / kW).

Potrebna površina prijenosa topline jednaka je moć grijanja u kilovatima, pomnoženo sa 100:

S = P * 100 (sqm).

Duljina vanjskog opsega parne cijevi:

Lokr = 3,14 * D.

Visina hlađenja:

H = S / L.

Opća formula izračuna:

H = 3183 * P / D (snaga u kW, visina i vanjski promjer parne cijevi u milimetrima).

Primjer kalkulatora protoka unaprijed

Grijaća snaga - 2 kW.

Možda je uporaba cijevi 12x1 i 14x1.

Površine poprečnog presjeka - 78,5 i 113 četvornih metara. mm.

Volumen pare je 750 * 2 = 1500 kubičnih metara. cm / s.

Brzina pare u cijevima: 19,1 i 13,2 m / s.

Cijev dimenzija 14x1 izgleda preferira se jer vam omogućava maržu snage, ostajući pri preporučenom rasponu brzine pare.

Uparena cijev za majicu - 18x1, prstenasti razmak bit će 1 mm.

Brzina protoka vode: 4,8 * 2 = 9,6 cm3 / s.

Površina prstenastog razmaka iznosi 3,14 / 4 * (16 * 16 - 14 * 14) = 47,1 kvadratnih. mm = 0,471 sq. vidjeti.

Linearna brzina - 9,6 / 0,471 = 20 cm / s - vrijednost ostaje unutar preporučenih granica.

Ako je prstenasti razmak 1,5 mm - 13 cm / s. Ako bi 2 mm, linearna brzina pala na 9,6 cm / s i morala bi opskrbljivati ​​vodom iznad nazivnog volumena, isključivo kako hladnjak ne bi bio prozračan - gubitak novca.

Visina košulje - 3183 * 2/14 = 454 mm ili 45 cm. Faktor sigurnosti nije potreban, sve se uzima u obzir.

Rezultat: 14x1-18x1 s visinom hlađenog dijela 45 cm, nominalnim protokom vode - 9,6 kubičnih metara. cm / s ili 34,5 litara na sat.

Pri nazivnoj snazi ​​grijanja od 2 kW, hladnjak će proizvesti 4 litre alkohola na sat uz dobru opskrbu.

Učinkovite i uravnotežene protočne komore tijekom destilacije trebale bi imati omjer između uzorkovanja i snage grijanja i potrošnje vode za hlađenje od 1 litre / sat - 0,5 kW - 10 litara na sat. Ako je snaga veća, bit će veliki gubici topline, mali - korisna snaga grijanja će se smanjiti. Ako je protok vode veći, spremnik s izravnim protokom ima neučinkovit dizajn.

Destilacijska kolona može se koristiti kao pivo. Oprema za kolone za kuhanje ima svoje karakteristike, ali druga destilacija uglavnom se razlikuje u tehnologiji. Postoji više značajki za prvu destilaciju i pojedinačni čvorovi možda nisu primjenjivi, no to je tema za novu raspravu..

Na temelju stvarnih potreba kućanstva i postojećeg asortimana cijevi, izračunat ćemo tipične opcije za destilacijski stup pomoću gornje metodologije.

P.S. Izražavamo zahvalnost na sistematizaciji građe i pomoć u pripremi članka korisniku našeg foruma Igoru Goru.