Subtilnosti namestitve termometra v destilacijsko kocko
Termometer v kocki mora zagotavljati najbolj zanesljive informacije za pravilno oceno napredka destilacijskega procesa. Hkrati glavno vprašanje ni, kam postaviti termometer, ampak zakaj sploh? Kaj želimo videti ali izračunati na podlagi njegovih odčitkov? Če razvrstite ta vprašanja, bodo ostale točke postale očitne..
Začnimo torej z nekaj preprostimi vprašanji. Prvi med njimi: kakšna je moč glavnine v kocki? Če želite odgovoriti, je dovolj vedeti vrelišče glavnine v trenutnem trenutku..
Legenda:
- T1 je temperatura še vedno v razsutem stanju;
- T2 je temperatura pare;
- Т3 - temperatura pare na vstopu v kolono.
Vse zmede napačen izraz - "kubična temperatura". Možno je neposredno izmeriti temperaturo T1 v območju tekočine ali temperaturo pare T2. Zdi se, da gre v obeh primerih za "kubično temperaturo", vendar ni. Če izmerimo temperaturo tekočine T1, jo dobimo. Ko pa smo se naučili temperature pare T2, lahko v prihodnosti samo domnevamo, da je enaka T1.
V trenutku ločevanja pare od vrelišča je T1 = T2. Toda vsak trenutek para izgubi temperaturo. Na izhodu iz kocke v steber je veliko hladneje kot vreli del.
Stopnja hlajenja alkoholnih hlapov je odvisna od toplotnih izgub skozi stranske stene in pokrov kocke. K temu pomembno prispeva tudi relativno hladen refluks, ki se izlije iz kolone. Kako velika je ta napaka? Izmerjena temperatura pare se lahko giblje od temperature uparjanja do temperature kondenzacije.
Širino tega hodnika je mogoče dobro razbrati s pomočjo dobro znanih "rib".
Recimo, da 25-odstotna alkoholna raztopina vre v kocki. Vzpenjanje po puščici 1 do presečišča z grafom vrelišča tekočine (rdeča krivulja), nato zavijemo vzdolž puščice 2 in določimo vrelišče (uparjanje) - 87 stopinj. Mimo puščic vzdolž poti 1-3-4-5 določimo temperaturo kondenzacije pare, ki je v tem primeru nastala - 80,5 stopinj. To pomeni, da bo temperaturna sonda, ki štrli nekje v parnem pasu, pokazala temperaturo od 80,5 do 87 stopinj.
Daljši in bližje vreli površini je merilna palica, manj ohlajene pare bo dosegla in bližje kot bo odčitavanje termometra na 87 stopinj, in obratno, krajši in bližje tekočemu flegmu, pa tudi kocki pokrov, merilna palica je, bližje kot se bo njen odčitek približal 80,5 stopinj. Če je termometer še vedno vstavljen v debelo tulko, privarjeno na pokrov, potem bo tulka, kot velik radiator, odstranila toploto in odčitki termometra bodo postali še bolj nepredvidljivi..
Napaka merjenja bo postala zanemarljiva, če v kocki zavrete tekočino, ki je po sestavi blizu čisti alkoholu ali vodi. V tem primeru bo razlika med temperaturo kondenzacije in temperaturo uparjanja ponavadi enaka nič, skupaj z morebitno napako merjenja. A tu je slaba sreča - ta vrsta destilarn ni zanimiva.
Največja razlika in možna napaka pade na območje destilacije - 93-98 stopinj, napaka pa je lahko do 12 stopinj.
To je hodnik, v katerem bo glede na izgubo toplote temperatura pare enaka največji vrednosti napake. Pravzaprav se to ne zgodi. Bolje kot sta kocka in njen pokrov izolirani, manj toplotnih izgub je in vrednost T2 je bližje T1.
Vendar pa gre za napako ... Recimo, da je termometer v parni coni pokazal 98 stopinj, smo prenehali z vzorčenjem, misleč, da je v kocki le 2% alkohola. Dejansko je bila temperatura v razsutem stanju 97 stopinj, vsebnost alkohola pa približno 1,3% višja. S kubično maso 30 litrov je to 400 gramov izgubljenega 96% alkohola ali 2 steklenici vodke. Prezgodnji prehod na "repove" je za večkratno rektifikacijo odpisal približno enako količino, ker konica termometra ni bila v območju s tekočino in je imela napako le 1 stopinjo. Če je kocka slabo izolirana, je žalo daleč od površine glavnine in napaka je veliko večja?
Določanje temperature v razsutem stanju iz temperature pare ima negotovost, največja vrednost napake je nesprejemljiva, saj bodo izgube alkohola zelo velike.
Če poznamo natančno vrednost temperature razsutega tovora, je mogoče določiti njegovo trenutno jakost in vsebnost alkohola v hlapih na vstopu v kolono. Glede na trdnost izdelka na izhodu je realno oceniti, s koliko stopnjami ločevanja (teoretičnimi ploščami) trenutno deluje kolona.
To je zelo pomembna in potrebna temperatura, edina od vseh, katere absolutno vrednost je treba določiti z največjo natančnostjo..
Spodnja temperatura je temperatura glavnine (tekočine), izmeriti jo je treba neposredno brez posredovanja pare, tako da spustimo termometer v območje tekočine.
Kakšne koristi lahko pričakujete od posrednika, razen poškodovanih informacij?
Kako izbrati destilacijski termometer
Vsak termometer ima razred natančnosti. To je pomemben parameter, na katerega moramo biti pozorni. Pogosto brezvestni proizvajalci prodajajo kocke z bimetalnimi termometri z razredom natančnosti 2,5. To pomeni, da bo pri merjenju temperature največja napaka 2,5% največje vrednosti na termometrski skali..
Če je vrednost 120 stopinj, je napaka lahko do 3 stopinje. Na primer, če bomo odrezali "repove" pri temperaturi 94 stopinj in to temperaturo končno videli na termometru, potem bi dejansko lahko bila temperatura od 91 do 97 stopinj. In to poleg vpliva drugih zgoraj obravnavanih dejavnikov..
Pri razredu natančnosti 1,5 bi bila največja napaka 1,8 stopinje. Z enakim razredom natančnosti bo termometer z nižjo največjo vrednostjo izmerjene temperature natančnejši.
Elektronski termometri praviloma dajejo višji razred natančnosti. Tudi gospodinjski kuhinjski termometer ima natančnost plus ali minus 1 stopinjo na lestvici 0,1 stopinje, vendar ni tako preprosto. Absolutna natančnost in ločljivost merjenja temperature sta dve različni stvari. Takšni termometri se upravičeno uporabljajo v stolpcih, kjer ni pomembna sama temperatura, temveč njena sprememba. Tu ima vlogo 0,1 stopinje. Pri merjenju kubične temperature bo zagotovo dal natančnejšo temperaturo kot bimetalni termometer, vendar ne smete pričakovati čudežev.
Za natančnejše merjenje temperature še vedno v razsutem stanju se uporabljajo elektronski termometri tipa T-0.36-DS-A z zunanjim temperaturnim senzorjem, katerih ločljivost in natančnost merjenja sta 0,1 stopinje. Res je, merilno območje je skromnejše: od -55 do 125 stopinj, a za destilacijo je ravno pravšnje. Obstaja tudi pomanjkljivost - toplotni senzor DS18B20 zahteva, da je rokav postavljen v kocko.
Najenostavnejša in najbolj dostopna možnost za namestitev temperaturnega senzorja je v tulcu grelnega elementa. Pri namestitvi je dovolj, da ga za nekaj centimetrov upognete vstran in navzgor od grelnih elementov.
Če se odločite za namestitev tulca, morate upoštevati preproste zahteve: žarek temperaturnega senzorja mora biti na določeni razdalji od grelnega elementa, dna in sten posode. Vsaj nekaj centimetrov. Toda tudi vas ni treba zanesti, rokav ne sme ovirati namestitve dodatne opreme, na primer lažnega dna. Tudi rokav ne sme biti masiven, saj to ne prispeva k natančnosti meritev. Dobro je, če se notranji premer tulca približa premeru temperaturnega senzorja, priporočamo uporabo termične paste.
ugotovitve
- Spodnji termometer naj bo nameščen samo v območju s tekočino.
- Pri izbiri termometra morate biti pozorni na razred natančnosti, merilno območje in ločljivost..
Avtor članka IgorGor.