Stupci diskova: koncept, vrste, izbor, samostalna izrada

Kolone za destilacijske diskove imaju malu sposobnost jačanja i tradicionalno se koriste u proizvodnji viskija, konjaka i drugih plemenitih pića. Mali broj ploča omogućuje vam očuvanje organoleptičkih svojstava sirovina uz visoku stabilnost i produktivnost uređaja.

Materijal

Bakreni stupovi u obliku posude s promatračkim prozorima zovu se flaute zbog svoje sličnosti, a oni izrađeni u staklenoj vitrini zovu se kristalni stupovi. Jasno je da su ta imena samo marketinški trik i da nemaju nikakve veze sa samim dizajnom..

Bakar nije jeftin materijal, stoga je pristup njegovoj obradi oprezan. Mjedena flauta vodećih proizvođača umjetničko je djelo i ponos na njih. Trošak proizvoda može biti apsolutno bilo koji iznos koji je kupac spreman potrošiti.

Nešto jeftiniji od flaute u kućištu od nehrđajućeg čelika, a najproračunska opcija - u staklenom kućištu.

Značajke dizajna i vrste stupaca diska

Najrasprostranjeniji su modularni dizajni stupova koji se temelje na granama od troskova ili borosilikatnom staklu. To je naravno velik broj nepotrebnih dijelova za spajanje i preskupo.

Jednostavnija opcija su gotovi blokovi za 5-10 ploča. Ovdje je izbor širi, a cijena umjerenija. U pravilu se ova opcija izrađuje u staklenim vitrinama..

Postoje i prilično povoljne mogućnosti - samo umetci za postojeće ladice.

Mogu se regrutovati iz komponenata u bilo kojoj potrebnoj količini.

Dizajn može biti različit, ali ako se takvi stupovi u obliku diska koriste s metalnim tikvicama, jasnoća postupka se gubi. Mnogo je teže razumjeti u kojem načinu rada stupac radi, a za rad s ladicama to je vrlo važno..

Jednostavni silikonski diskovi koriste se za brtvljenje svakog poda..

Prirodno, ovo je manje pouzdano od brtvila u modularnom dizajnu, ali općenito dobro funkcionira..

Alternativno, postoji pojednostavljeni modularni dizajn, gdje se svaki pod sastavlja od jednostavnih i jeftinih dijelova, a cijela se konstrukcija izvlači zajedno s klinovima..

Prednost modularnih stupova je prije svega njihova održivost i otvorenost za preinake. Na primjer, lako je nadopuniti stupac na potrebnoj razini s intermedijarnom jedinicom za uzorkovanje i armaturom za termometar. Samo trebate promijeniti ploču.

Stupovi ladica sita su jeftinija opcija. To ne znači da će kvaliteta proizvoda biti lošija njihovom uporabom. Ali zahtijevaju precizniju kontrolu..

Ladice za kvarove su još jeftinije, ali njihov radni opseg je vrlo uzak, tako da morate biti spremni za preciznu kontrolu grijanja pomoću izvora stabiliziranih snagom. U NSC-u se koriste uglavnom neuspjele činele.

Najčešći materijali za izradu ploča su bakar, nehrđajući čelik i fluoroplastika. Moguća je bilo koja kombinacija. Bakar i nehrđajući čelik poznati su materijali, fluoroplastika je jedan od najinertnijih materijala, usporediv s platinom. Ali njegova vlažnost je loša.

Usporedimo li fluoroplastičnu ploču s nehrđajućom, tada će poplaviti puno brže..

Broj ladica u koloni obično je ograničen na 5 za dobivanje destilata s jačinom od 88-92% i 10 za pročišćene destilate s utvrdom do 94-95%.

Modularni stupovi omogućuju vam izradu skupa potrebnog broja ploča od različitih materijala.

Razlika između upakiranog i ladice stupca

"Imam prepuni stupac, trebam li poppet stupac?" - ovo pitanje prije ili kasnije dođe pred svaki destilator. Oba stupca primjenjuju tehnologiju prijenosa topline i mase, ali postoje značajne razlike u njihovom radu..

Broj koraka jačanja

Pakirani stupac djeluje u načinu maksimalnog odvajanja pri kapacitetu pred pokop. Podešavanjem refluksnog omjera možete promijeniti broj teoretskih ploča u širokom rasponu: od nule do beskonačnosti (s potpuno isključenim refluksnim kondenzatorom i stupcem koji radi sam na sebe).

Stupac ladice karakterizira strukturno zadani broj faza odvajanja. Jedna fizička ploča ima učinkovitost od 40 do 70%. Drugim riječima, dvije fizičke ploče daju jedan stupanj odvajanja (ojačanje, teoretska ploča). Ovisno o načinu rada, učinkovitost se ne mijenja toliko da bitno utječe na broj koraka.

Sposobnost držanja

Prepuna kolona s malim kapacitetom zadržavanja omogućuje dobro čišćenje destilata iz frakcije glave i nekako zadržavanje repa.

Stupac ladice ima za red veličine veći kapacitet zadržavanja. To je sprječava u ovako oštrom čišćenju "glava", ali joj omogućuje savršeno suzdržavanje repova. Odnosno, uskladiti kemijski sastav destilata. U ovom slučaju, što više trebate očistiti destilat od nečistoća, potrebno je staviti više ploča. Jednostavan zadatak koji se može riješiti u praksi. Jednom sam pronašao optimalan broj ploča za sebe i više o tome ne razmišljam.

Osjetljivost na utjecaje upravljanja

Prepuna kolona vrlo je osjetljiva na pad tlaka vode u refluksnom kondenzatoru ili promjenu snage grijanja. Neznatna promjena na njima dovodi do promjene broja koraka jačanja na trenutke ili čak desetke puta..

Učinkovitost ploča može se promijeniti najviše 1,5 puta, pa čak i tada s vrlo velikom i ciljanom promjenom tih parametara. Može se pretpostaviti da podešeni stup ladice, u smislu kapaciteta odvajanja, praktički neće reagirati na uobičajeni mali pritisak vode ili padove naprezanja..

Izvođenje

Izvedba nabijene žice uglavnom ovisi o njezinu promjeru. Optimalni promjer za moderne mlaznice je 40-50 mm; daljnjim povećanjem promjera stabilnost procesa opada. Parijetalni učinci i stvaranje kanala počinju se očitovati. Stupci diskova ne pate od takvih slabosti. Njihov promjer i kapacitet mogu se povećati na bilo koju potrebnu vrijednost. Ako je barem dovoljno snage grijanja.

Tehnološke značajke dobivanja aromatičnih destilata

Kada koristimo spakirane stupove kako bismo ograničili stupanj ojačanja, prisiljeni smo koristiti kraće bočne krakove i veće pakiranje. Inače, esteri, koji daju glavni okus destilatu, stvorit će azeotrope s primjesama frakcije glave, a zatim će brzo izletjeti iz kocke. "Glave" odabiremo kratko, "tijelo" - povećanom brzinom. Što se tiče "repova", mala količina mlaznice i kratka bočna traka ne dopuštaju da u potpunosti sadrži trup. Potrebno je prije prijeći na odabir frakcija repa ili raditi s malim dnom.

Stupac diska ima relativno visoku sposobnost zadržavanja, stoga nema pitanja o zadržavanju trupa. Za odabir "glava" i "tijela" 5-10 fizičkih ploča daje 3-5 koraka jačanja. To omogućuje destilaciju u skladu s pravilima konvencionalne destilacije. Mirno, bez rizika da destilatu oduzme aromu, oduzme "glave", a prilikom sakupljanja "tijela" ne razmišljajte o preuranjenom pristupu "repova". Zamagljivanje na donjim pločama na kraju odabira jasno će ukazati na potrebu promjene posude. Stupanj čišćenja može se postaviti promjenom broja ploča.

Pet ili deset ploča nije dovoljno za približavanje alkoholu u smislu stupnja pročišćenja, ali zaista je moguće ući u GOST zahtjeve za destilat.

Korištenje disk kolona za destilaciju voćnih ili žitnih sirovina, posebno za daljnje starenje u bačvama, uvelike pojednostavljuje život destilatora.

Osnove odabira dizajnerskih dimenzija ladica za stupac

Razmotrite nacrte najčešćih ploča za kućanstvo..

Kvar ploča

U svojoj osnovi to je samo ploča s rupama koja može biti okrugla, pravokutna itd..

Refluks teče u relativno velike otvore prema pari, što određuje glavni nedostatak ploča koje propadaju - potrebu za preciznom regulacijom unaprijed postavljenog načina rada.

Lagano smanjenje snage grijanja dovodi do toga da sav flegm padne u kocku, a povećanje snage blokira flegm na ploči i dovodi do poplave. Ove ladice mogu zadovoljavajuće raditi u relativno uskom rasponu opterećenja gdje su prilično konkurentne..

Jednostavnost dizajna i visoke performanse kvarnih ploča, zajedno s uobičajenim zagrijavanjem u kućnoj destilaciji grijaćim elementima s naponom stabiliziranim izvorom napajanja, doveli su do njihove široke primjene za kontinuirane stupove od kaše (NBK), što je u kombinaciji s Kućište od borosilikatnog ili kvarcnog stakla čini stupac jednostavnim i intuitivnim.

Da bi se izračunao broj i promjer rupa, uzimaju se u obzir uvjeti za osiguravanje mjehurića. Eksperimentalno je utvrđeno da ukupna površina rupa treba biti jednaka 15-30% površine ploče (presjek cijevi). U općenitom slučaju, za BK periodičnog djelovanja, osnovni promjer rupe reda od 9-10% promjera stupa omogućuje vam ulazak u radnu zonu.

Promjer rupa na tonućim pločama za NSC odabire se na temelju svojstava sirovine. Ako pri destilaciji kaše od šećera i vina ima dovoljno rupa promjera 5-6 mm, tada je pri destiliranju kaše od brašna poželjan promjer rupe od 7-8 mm. Međutim, ladice za NSC imaju svoje dizajnerske značajke, budući da se gustoća pare duž visine stupa značajno mijenja, dimenzije se moraju izračunati za svaku ladicu zasebno, jer će njihov rad biti daleko od optimalnog..

Sito ploča s preljevom

Ako su promjeri rupa otpadajuće ploče manje od 3 mm, tada će se i s relativno malom snagom refluks blokirati na ploči i bez dodatnih preljevnih uređaja poplaviti. Ali sito ploča opremljena takvim uređaji značajno proširuju svoj radni opseg.

Uz pomoć uređaja za preljev na tim ladicama postavlja se maksimalna razina refluksa, što vam omogućuje izbjegavanje ranih poplava i samopouzdanje u radu s velikim opterećenjem na pari..

U pojednostavljenom izračunu takvih ladica uzimaju se u obzir sljedeći odnosi:

• ukupna površina rupa iznosi 7-15% površine presjeka cijevi;
• omjer između promjera rupa i koraka između njih je oko 3,5;
• promjer odvodnih cijevi je oko 20% promjera ladice.

Vodene brtve moraju biti ugrađene u odvodne rupe kako bi se izbjegao proboj pare. Sito posude moraju biti postavljene strogo vodoravno kako bi para prolazila kroz sve otvore i kako bi se spriječilo propuštanje sluzi kroz njih..

Ladice s mjehurićima

Ako umjesto rupa na pločama napravimo cijevi za paru više od odvodnih cijevi i pokrijemo ih proreznim čepovima, dobit ćemo potpuno novu kvalitetu. Ove ladice neće isprazniti flegm kad je grijanje isključeno. Frakcionirani refluks ostat će na pladnjevima. Stoga će za nastavak rada biti dovoljno uključiti grijanje.

Osim toga, takve ladice imaju strukturno fiksirani refluksni sloj na površini, djeluju u širem rasponu snage grijanja (opterećenja parom) i promjena omjera refluksa (od potpunog odsustva do potpunog povratka refluksa).

Također je važno da ladice s mjehurićima imaju relativno visoku učinkovitost - oko 0,6-0,7. Sve to, zajedno s estetikom postupka, određuje popularnost ladica s mjehurićima..

Pri izračunavanju konstrukcije polaze od sljedećih proporcija:

• površina parnih cijevi je reda veličine 10% presjeka stupa;
• površina utora je 70-80% površine cijevi za paru;
• odvodno područje je 1/3 ukupne površine parnih cijevi (promjer je približno 18-20% od promjera dijela cijevi);
• donje ladice su dizajnirane s visokom stopom refluksa i velikim presjekom utora tako da funkcioniraju kao držači;
• gornje ladice izrađene su s nižom razinom refluksa i presjekom utora tako da djeluju kao razdvajajući.

Na temelju grafika koje je dao Stabnikov, vidimo da se s refluksnim slojem od 12 mm (krivulja 2) postiže maksimalna učinkovitost pri brzini pare od oko 0,3-0,4 m / s..

Za stupac od 2 ”s unutarnjim promjerom od 48 mm potrebna korisna snaga grijanja je:

N = V * S / 750-

Gdje:

• V je brzina pare u m / s;
• N - snaga u kW, S - površina presjeka stupa u mm².

N = 0,3 * 1808/750 = 0,72 kW.

Možda mislite da 0,72 kW određuje male performanse. Možda, s obzirom na raspoloživi kapacitet, vrijedi povećati promjer stupa? Vjerojatno je to točno. Uobičajeni promjeri kvarcnih naočala za dioptriju su 80, 108 mm. Uzmite 80 mm s debljinom stijenke od 4 mm, unutarnjim promjerom od 72 mm, površinom presjeka 4069 mm². Preračunajmo snagu - dobivamo 1,62 kW. Pa, to je već bolje, prikladno za kućni štednjak na plin.

Odabirom promjera stupa i izračunate snage, određujemo visinu preljevne cijevi i udaljenost između ladica. Da bismo to učinili, poslužit ćemo se sljedećom jednadžbom:

V = (0,305 * H / (60 + 0,05 * H)) - 0,012 * Z (m / s)-

Gdje:

• H je udaljenost između ploča;
• Z - visina preljevne cijevi (tj. Debljina refluksnog sloja na ploči).

Brzina pare 0,3 m / s, visina ploče ne smije biti manja od promjera. Za donje pladnjeve visina sloja flegma je veća. Za manje vrhove.

Izračunajmo najbliže varijante kombinacija visina ploča i preljeva, mm: 90-11-100-14-110-18-120-21. Uzimajući u obzir činjenicu da je standardno staklo visoko 100 mm, za modularni dizajn odabiremo par od 100-14 mm. Naravno, ovo je samo naš izbor. Možete uzeti više, tada će zaštita od prskanja biti bolja s povećanjem snage.

Ako dizajn nije modularan, tada ima više prostora za kreativnost. Moguće je napraviti donje ladice s većim kapacitetom zadržavanja od 100-14, a gornje s većim odvajanjem - 90-11.

Kapice biramo između standardnih i dostupnih veličina. Na primjer, čepovi za bakrene cijevi 28 mm, parne cijevi - cijev 22 mm. Visina cijevi za paru mora biti veća od visine cijevi za preljev, recimo 17 mm. Prorezi za prolazak pare između poklopca i cijevi za paru moraju imati veću površinu presjeka od cijevi za paru.

Prorezi za prolazak pare u svakoj kapici potrebni su s površinom presjeka reda 0,75 površine površine cijevi za paru. Oblik utora ne igra posebnu ulogu, ali ih je bolje učiniti što uskima kako bi se para raspadala u manje mjehuriće. To povećava područje kontakta između faza. Povećanje broja ograničenja također koristi procesu..

Načini rada stupca tipa isječak

Bilo koji stupac s mjehurićima može raditi u nekoliko načina. Pri malim brzinama pare (mala snaga grijanja) javlja se režim mjehurića. Para u obliku mjehurića kreće se kroz refluksni sloj. Kontaktna površina faza je minimalna. Povećanjem brzine pare (snage grijanja) pojedinačni mjehurići na izlazu iz proreza stapaju se u kontinuirani mlaz, a nakon kratkih udaljenostima, zbog otpora mjehurićastog sloja, mlaz se raspada u mnogo malih mjehurića. Stvara se obilni sloj pjene. Kontaktna površina je maksimalna. Ovo je način pjene.

Ako nastavite povećavati brzinu opskrbe parom, tada se povećava duljina mlaznica pare i oni izlaze na površinu mjehurićeg sloja bez rušenja, tvoreći veliku količinu prskanja. Površina dodira se smanjuje, učinkovitost ladice smanjuje. Ovo je način inkjet ili injekcije.

Prijelaz s jednog režima na drugi nema jasne granice. Stoga se čak i pri izračunavanju industrijskih stupova određuju samo brzine pare prema donjoj i gornjoj granici rada. Brzina rada (snaga grijanja) jednostavno se odabire u ovom opsegu. Za kućne stupce provodi se pojednostavljeni izračun za određenu prosječnu snagu grijanja, tako da postoji mogućnost prilagodbi tijekom rada..

Oni koji žele preciznije izračune mogu preporučiti knjigu A.G. Kasatkina "Osnovni procesi i uređaji kemijske industrije".

Str.S. Gore navedeno nije punopravna metodologija koja vam omogućuje izračunavanje optimalnih dimenzija svake ladice u odnosu na bilo koji određeni slučaj i ne pretvara se da je točna ili znanstvena. Ali ipak, ovo je dovoljno da vlastitim rukama napravite stupac s radnim diskom ili da shvatite prednosti i nedostatke stupaca koji se nude na tržištu..

Autor članka - IgorGor.