Kako narediti stolpec za destilacijo - izračun sistemskih parametrov

Višina cevi. Da bi zagotovili dobro zadrževalno in ločevalno sposobnost, ne glede na premer, mora biti višina destilacijskega stolpca od 1 do 1,5 m. Če je manjša, ne bo dovolj prostora za gorivna olja, ki so se nabrala med delovanjem, posledično se bo varovalka začela razbijati. Druga pomanjkljivost je, da glave ne bodo jasno razdeljene na frakcije. Če je višina cevi večja, to ne bo prineslo bistvenega izboljšanja ločevalne in omejevalne sposobnosti sistema, ampak bo povečalo čas vožnje, pa tudi število "glav" in "naslonov za glavo". Z drugimi besedami, s povečanjem višine cevi se ločilna zmogljivost destilacijskega stolpca poveča za vsak dodaten centimeter upada. Učinek povečanja cevi s 50 cm na 60 cm je za red večji kot od 140 cm do 150 cm.

Volumen kocke za destilacijo

Da bi povečali izkoristek visokokakovostnega alkohola, vendar ne da bi preprečili prelivanje rotorjeve kolone, je količina (polnjenje) surovega alkohola v kocki omejena v območju od 10 do 20 volumnov šobe. Za stebre z višino 1,5 m in premerom 50 mm - 30-60 l, 40 mm - 17-34 l, 32 mm - 10-20 l, 28 mm - 7-14 l.

Če upoštevamo polnjenje kocke za 2/3 prostornine, je prostornina 40-80 litrov primerna za stolpec z notranjim premerom 50 mm, za 40 mm - 30-50 litrov, za 32 mm - 20-30 litrsko kocko in za 28 mm tlačni štedilnik.

Ko uporabljate kocko z volumnom bližje spodnji meji priporočenega območja, lahko varno odstranite en predal in zmanjšate višino na 1-1,2 metra. Kot rezultat tega bo sivuhi razmeroma majhen za preboj v izboru, vendar se bo količina "naslonjala za glavo" opazno zmanjšala.

Vir in moč ogrevanja v stolpcu

Vrsta plošče. Luna luči preganja številne novince, ki verjamejo, da če ste prej uporabljali plinsko, indukcijsko ali klasično električno peč za ogrevanje lune, lahko ta vir pustite za stolpec.

Postopek rektifikacije se bistveno razlikuje od destilacije, vse je veliko bolj zapleteno in kres ne bo deloval. Treba je zagotoviti nemoteno prilagajanje in stabilnost dobavljene ogrevalne moči..

Električne peči, ki delujejo v skladu s termostatom v načinu zagon-zaustavitev, se ne uporabljajo, ker takoj, ko pride do kratkotrajnega izklopa električne energije, bo para prenehala iti v stolpec in gnoj se bo sesul v kocko. V tem primeru boste morali znova začeti popravljanje - z delom stolpca zase in izbiro "ciljev".

Indukcijski kuhalnik je izjemno groba naprava s stopnjo spremembe moči 100-200 vatov, med rektifikacijo pa morate nemoteno spreminjati moč, dobesedno 5-10 vatov. Da, in malo verjetno, da bo mogoče stabilizirati ogrevanje ne glede na nihanje napetosti na vhodu.

Plinska peč s 40-odstotnim surovim alkoholom in 96-stopinjskim izdelkom, ki se vlije v kocko na iztoku, predstavlja smrtno nevarnost, da ne omenjam nihanja temperature ogrevanja.

Najboljša rešitev je, da v kocko vstavite grelec z zahtevano močjo in za nastavitev izhodne napetosti uporabite na primer rele, na primer PM-2 16A. Lahko vzamete analoge. Glavna stvar je, da na izhodu dobite stabilizirano napetost in sposobnost gladkega spreminjanja temperature ogrevanja za 5-10 W.

Napajanje. Če želite kocko segreti v sprejemljivem času, morate začeti z močjo 1 kW na 10 litrov surovega alkohola. Torej, za 50 l kocke, napolnjene s 40 litri, je potrebnih najmanj 4 kW, 40 l - 3 kW, 30 l - 2-2,5 kW, 20 l - 1,5 kW.

Z isto prostornino so lahko kocke nizke in široke, ozke in visoke. Pri izbiri primerne posode je treba upoštevati, da se kocka pogosto uporablja ne le za destilacijo, ampak tudi za destilacijo, zato je treba izhajati iz najtežjih pogojev, tako da dobavljena moč ne povzroči silovitega penjenja z emisijami brizg iz kocke v parni vod.

Eksperimentalno je bilo ugotovljeno, da pri globini postavitve PETN približno 40-50 cm pride do normalnega vrelišča, če na 1 kvadratni meter. cm ogledala ne obsegajo več kot 4-5 vatov moči. S zmanjšanjem globine se dovoljena moč poveča, s povečanjem pa zmanjša.

Na naravo vrenja vplivajo še drugi dejavniki: gostota, viskoznost in površinska napetost tekočine. Zgodi se, da se emisije pojavijo na koncu destilacije kaše, ko se gostota poveča. Zato je postopek rektifikacije na meji dovoljenega območja vedno poln težav.

Navadne cilindrične kocke imajo premer 26, 32, 40 cm. Glede na dovoljeno moč na površini kocka v razsutem stanju ogledalo 26 cm bo normalno delovalo z ogrevalno močjo do 2,5 kW, za 30 cm - 3,5 kW, 40 cm - 5 kW.

Tretji dejavnik, ki določa ogrevalno moč, je uporaba enega od kolenskih stolpcev brez šobe kot suhoparnika za boj proti blatnikom. Če želite to narediti, je potrebno, da hitrost pare v cevi ne presega 1 m / s, pri 2-3 m / s zaščitni učinek oslabi, pri velikih vrednostih pare pa bo pognal moko gor po cevi in ​​vrgel v izbor.

Formula za izračun hitrosti pare:

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

kje:

• N - moč, kW;
• 750 - uparjanje (kubični cm / sek kW);
• S površina preseka stolpca (kvadratnih metrov).

Cev s premerom 50 mm se bo spopadla z brizgalno šobo, ko se segreje na 4 kW, 40-42 mm - do 3 kW, 38 - do 2 kW, 32 - do 1,5 kW.

Na podlagi zgornjih premislekov izberemo prostornino, velikost kocke, moč ogrevanja in destilacije. Vsi ti parametri so skladni s premerom in višino stolpca..

Izračun parametrov povratnega kondenzatorja stolpca za destilacijsko kolono

Zmogljivost refluksnega kondenzatorja se določi glede na vrsto destilacijske kolone. Če gradimo steber z vzorčenjem tekočine ali pare pod refluksnim kondenzatorjem, potem potrebna moč ne sme biti manjša od nazivne moči kolone. Običajno se v teh primerih kot kondenzator uporablja Dimroth hladilnik z rekuperacijo moči 4-5 vatov na kvadratni meter. glej površino.

Če je stolpec z izbiro para nad refluksnim kondenzatorjem, potem je nazivna moč 2/3 nominalne. V tem primeru lahko nanesete Dimroth ali "srajco". Kapaciteta majice je manjša kot pri dimrotu in znaša približno 2 vata na kvadratni centimeter.

Nadalje je vse preprosto: deljeno moč delimo na moč recikliranja. Na primer za steber z notranjim premerom 50 mm: 1950/5 = 390 kvadratnih metrov. cm površine Dimroth ali 975 kvadratnih metrov. glej srajce. Torej je lahko hladilnik Dimroth izdelan iz cevi 6x1 mm z dolžino 487 / (0,6 * 3,14) = 2,58 cm za prvo možnost, ob upoštevanju varnostnega faktorja 3 metre. Za drugo možnost pomnožimo za dve tretjini: 258 * 2/3 = 172 cm, ob upoštevanju varnostnega faktorja 2 metra.

Srajčna majica za stolpec 52 x 1 je 975 / 5,2 / 3,14 = 59 cm * 2/3 = 39 cm, vendar je to za prostore z visokimi stropi.

Izračun hladilnika z neposrednim tokom

Če se rezervoar z direktnim pretokom uporablja kot hladilnik v stolpcu za destilacijo s tekočino, se izbere najmanjša in najbolj kompaktna različica. Dovolj moči 30-40% nazivne zmogljivosti stolpca.

Hladilnik z neposrednim pretokom je narejen brez spirale v reži med plaščem in notranjo cevjo, nato se začne izbira v plašč, skozi centralno cev pa se dovaja hladilna voda. V tem primeru je majica privarjena na vodovodno cev do kondenzatorja. To je majhen "svinčnik", dolg približno 30 cm.

Če pa se en in isti vir neposrednega pretoka uporablja tako pri destilaciji kot pri destilaciji, je univerzalna enota, ne izhajajo iz potreb Republike Kazahstan, temveč iz največje moči ogrevanja med destilacijo.

Ustvariti močan pretok pare v hladilniku, ki omogoča hitrost prenosa toplote vsaj 10 vatov / kvadratnih metrov. cm, potrebno je zagotoviti hitrost pare približno 10-20 m / s.

Obseg možnih premerov je dovolj širok. Minimalni premer se določi iz pogojev, da v kocki ne nastane velik presežni tlak (ne več kot 50 mm vode v koloni), največji pa z izračunom Reynoldsove številke na podlagi najmanjše hitrosti in največjega koeficienta kinematične viskoznosti hlapov.

Da ne bi zašli v nepotrebne podrobnosti, dajemo najpogostejšo definicijo: "Da bi ohranili turbulenten način gibanja pare v cevi, je dovolj, da notranji premer (v milimetrih) ni večji od 6-krat večje od grelne moči (v kilovatih).".

Priporočljivi premer cevi za parno cev

Za preprečitev zračenja vodne jakne je potrebno vzdrževati linearno hitrost vode najmanj 11 cm / s, vendar bo za pretirano povečanje hitrosti potreben velik pritisk v oskrbi z vodo. Zato je optimalno območje od 12 do 20 cm / s.

Da bi paro kondenzirali in ohladili kondenzat na sprejemljivo temperaturo, morate za vsak kilovat vhodne moči dovajati vodo pri 20 ° C v prostornini približno 4,8 kubičnih cm / s (17 litrov na uro). V tem primeru se bo voda segrela do 50 stopinj - do 70 ° C. Seveda bo pozimi potrebno manj vode, pri uporabi avtonomnih hladilnih sistemov pa približno enkrat in pol več.

Na podlagi predhodnih podatkov lahko izračunate površino preseka obročaste vrzeli in notranji premer majice. Upoštevati je treba razpoložljiv asortiman cevi. Izračuni in praksa so pokazali, da je za izpolnitev vseh potrebnih pogojev dovolj reže 1-1,5 mm. To ustreza paru cevi: 10x1 - 14x1, 12x1 - 16x1, 14x1 - 18x1, 16x1 - 20x1 in 20x1 - 25x1.5, ki pokrivajo celoten obseg zmogljivosti, ki se uporabljajo doma.

Še ena pomembna podrobnost ramjetja - spiralna navita na parni cevi. Takšna spirala je izdelana iz žice s premerom, ki zagotavlja vrzel 0,2-0,3 mm na notranjo površino majice. Navije se s korakom, enakim 2-3 premerom parne cevi. Glavni namen je centrirati cev za paro, v kateri je med delovanjem temperatura višja kot v cevi za srajco. To pomeni, da se zaradi toplotne ekspanzije podaljša in upogne parna cev, naslonjena na srajco, nastanejo mrtve cone, ki jih hladilna voda ne opere, posledično pa učinkovitost hladilnika močno pade. Dodatne prednosti spiralnega navijanja so daljše poti in ustvarjanje turbulenc v toku hladilne vode..

Dobro oblikovan rezervoar za pretok lahko porabi do 15 vatov na kvadrat. cm območja prenosa toplote, kar je potrjeno eksperimentalno. Za določitev dolžine ohlajenega dela ramjetja uporabimo nazivno moč 10 W / sq. cm (100 kvadratnih cm / kW).

Potrebna površina za prenos toplote je enaka moči ogrevanja v kilovatih, pomnoženo s 100:

S = P * 100 (kvadratni cm).

Dolžina zunanjega oboda parne cevi:

Lokr = 3,14 * D.

Hladilna višina majice:

H = S / L.

Splošna formula izračuna:

H = 3183 * P / D (moč v kW, višina in zunanji premer parne cevi v milimetrih).

Primer kalkulatorja toka naprej

Toplotna moč - 2 kW.

Morda uporaba cevi 12x1 in 14x1.

Površine preseka - 78,5 in 113 kvadratnih metrov. mm.

Prostornina pare je 750 * 2 = 1500 kubičnih metrov. cm / s.

Hitrosti pare v ceveh: 19,1 in 13,2 m / s.

Cev 14x1 je videti bolj zaželena, ker vam omogoča, da imate moč, ki ostane v priporočenem območju hitrosti pare.

Seznatna cev za srajco - 18x1, obročata vrzel bo 1 mm.

Hitrost pretoka vode: 4,8 * 2 = 9,6 cm3 / s.

Površina obročaste vrzeli je 3,14 / 4 * (16 * 16 - 14 * 14) = 47,1 kvadratnih metrov. mm = 0,471 kvadrat. glej.

Linearna hitrost - 9,6 / 0,471 = 20 cm / s - vrednost ostane v priporočenih mejah.

Če je obročata vrzel znašala 1,5 mm - 13 cm / s. Če bi 2 mm, bi linearna hitrost padla na 9,6 cm / s in bi morali dovajati vodo nad nazivno prostornino, le da hladilnik ne bi bil zračen - zapravljanje denarja.

Višina majice - 3183 * 2/14 = 454 mm ali 45 cm. Varnostni faktor ni potreben, vse se upošteva.

Rezultat: 14x1-18x1 z višino ohlajenega dela 45 cm, nazivno stopnjo pretoka vode - 9,6 kubičnih metrov. cm / s ali 34,5 litra na uro.

Pri nazivni moči 2 kW ogrevanja bo hladilnik proizvedel 4 litre alkohola na uro z dobro zalogo.

Učinkovite in uravnotežene pretočne komore med destilacijo bi morale imeti razmerje med vzorčenjem in toplotno močjo ter porabo hladilne vode 1 liter / uro - 0,5 kW - 10 litrov na uro. Če je moč večja, bodo velike toplotne izgube majhne - koristna moč ogrevanja se bo zmanjšala. Če je pretok vode večji, ima rezervoar z neposrednim pretokom neučinkovito zasnovo.

Kot pivo lahko uporabimo destilacijsko kolono. Oprema za pivovarne stolpcev ima svoje značilnosti, vendar se druga destilacija razlikuje predvsem v tehnologiji. Za prvo destilacijo obstaja več funkcij in posamezna vozlišča morda niso uporabna, vendar je to tema za novo razpravo..

Na podlagi dejanskih potreb gospodinjstev in obstoječega nabora cevi bomo izračunali značilne možnosti stolpca za destilacijo po zgornji metodologiji.

P.S. Zahvaljujemo se za sistematizacijo gradiva in pomoč pri pripravi članka uporabniku našega foruma Igorju Goru.