Насадки для НБК

Насадки для НБК.

Из новейшей истории вопроса.

До последнего времени для заполнения НБК использовались почти исключительно тарелки-«ромашки», и сложилось впечатление, что трудно придумать что-то другое. Очевидным преимуществом «ромашек» по сравнению с насыпными насадками была возможность быстрого их извлечения из колонны и удобство очистки от механических загрязнений. Однако «ромашки» обладают таким недостатком, как склонность к захлебу, что ограничивает производительность колонны. Для трубы диаметром 50 мм трудно получить скорость по браге больше 10-12 л/час, а для липкой мучной браги -  и того меньше. Кроме того, «ромашки» довольно трудоемки в изготовлении.

Игорь223 в теме «Непрерывная бражная колонна (инновационная ветка)»  [сообщение #11403557]  сильно оживил обсуждение, сообщив, что нашел альтернативную начинку для НБК, которая позволяет повысить скорость перегонки и упростить управление аппаратом (за счет меньшей чувствительности к равномерности подачи браги и изменениям мощности). Народ начал просыпаться, напрягать мозги и пытаться угадать – что же нужно пихать в трубу, чтобы добиться таких результатов.

Направление поисков было, в общем-то, довольно очевидным. «…Каким критериям должна удовлетворять хорошая начинка для НБК?
1. обеспечивать хороший контакт пара и браги
2. иметь в любом сечении трубы большой свободный проход (малую экранировку проходного сечения)
3. по возможности - направлять пар и жидкость равномерно по всему сечению трубы, без преимущественных направлений
4. легко извлекаться и чиститься (загрязнение в любом случае будет)
5. быть простой в изготовлении…».

В общем, идея Игоря была в том, чтобы использовать крупную насыпную насадку с высокой ажурностью, например спирально-цилиндрическую из миллиметровой проволоки, размером что-то типа 8 х 8 мм.

Мне эта мысль понравилась – на следующий день я настриг вот таких спиралек из крупной нержавеющей стружки и испытал в трубе с внутренним диаметром 35 мм (Рис.1,2). Действительно, спиральки неплохо справляются, по крайней мере с модельным 10% раствором спирта, легко перерабатывая на такой тонкой трубе около 7 л раствора в час, при мощности нагрева 2 кВт (индукционная печь, куб не утепленный). Причем можно получить и больше, т.к. захлеба на 2 кВт достичь не удается – при дальнейшем повышении скорости подачи «браги» плавно снижается температура барды на выходе. Пересчитывая на трубу 50 мм, получаем производительность в районе 14 и более л/час. Вполне перспективная насадка. Правда, немного нервирует вопрос с очисткой от отложений – всё-таки не очень просто это будет, особенно для проволочной спирально-цилиндрической. Впадины между витками проволоки постепенно зарастать будут, мне кажется.

Несмотря на крупный размер такой насадки, она довольно успешно справляется с задачей обеспечения более-менее равномерного распределения жидкости в потоке встречного пара. По-видимому, не происходит образования крупных ручейков,  наоборот -  жидкость довольно равномерно стекает по поверхности всех спиралек. На уровне идеи это не было так уж очевидно.

Почему на крупной насадке с тонкими стенками труднее (по сравнению с тарелками) получить захлеб? Потому что отсутствуют "плохие" места – горизонтальные «полочки», где жидкость может скапливаться и подпираться паром.

В продолжение этой мысли я подумал, что еще меньше вероятность захлеба будет, если вся поверхность насадки будет ориентирована вертикально или почти вертикально. Как этого добиться, и при этом заставить жидкость равномерно стекать по насадке? - Скрутить узкие длинные полоски металла в «шампуры» и заполнить пучком этих тонких шампуров всю трубу!

По поводу шампуров на форуме бытуют мифы, которые не соответствуют действительности:
Миф 1. «За счет своей спиральной формы шампур значительно удлиняет путь стекающей жидкости и пролетающего пара». - На самом деле длина пути почти не меняется, это легко увидеть из того, что длина полоски металла при скручивании уменьшается на 5-10%, не больше.
Миф 2. «Шампур отталкивает пар от центра трубы к краю». – Хоть шампур и выглядит как пропеллер, но сделав мысленно несколько поперечных разрезов, легко увидеть, что пар летит не под углом к плоскости, а вдоль нее. Практически никакой поперечной составляющей скорости не появляется, по крайней мере при обычных скоростях, и пар летит почти так же, как если бы шампура вовсе не было.
Я пытался однажды повысить эффективность проточного холодильника, засунув шампур внутрь трубы со спиртовым паром.  Никакого заметного эффекта это не дало, чего и следовало ожидать.

Таким образом, один широкий шампур в трубе – вещь довольно бесполезная. Совсем другое дело – пучок тонких шампуров. Во-первых, они полностью перекрывают сечение трубы от прямого пролета капель, хотя по объему будут занимать не более 10-15% . Во-вторых, они во многих местах касаются друг друга краями, за счет чего можно ожидать «размазывания» стекающей вниз жидкости по всем шампурам. Если это так, то такой пучок, заполняющий трубу, может быть отличной начинкой для НБК – в минимальной степени склонной к захлебу, и при этом позволяющей распределить жидкость достаточно равномерно по поверхности полосок металла.
(продолжение следует)

В последние дни я испытал НБК с пучком шампуров внутри. Труба длиной 1 метр, внутр. диаметр 35 мм. Нарубил полоски 1 мм листа шириной около 6 мм и длиной по 1 м, и скрутил 20 штук меньше чем за час - именно столько влезает в трубу в натяг. Шампуры получились длиной примерно по 90-95 см.

На индукционной плитке выставил 2 кВт и стал лить брагу (пшеничная мука, верхний отстой). Если в той же трубе с ромашками уже при 800 Вт наступал уверенный захлеб, то тут им и не пахло. Скорость подачи довел до 7 л/час, температура барды - где-то 99,5 С. Если подачу еще увеличить, то Т на выходе начинает падать - пара не хватает.

Врезал я тогда снизу дополнительный патрубок и начал подавать пар еще и от внешнего ПГ мощностью ок. 1 кВт. Всё равно захлеба нет!! (труба, напомню, Д=35 мм). Скорость подачи поднял до 10 л/час. СС льется струей. Отжим практически 100% (Т отличается от максимальной на 0,1-0,2 С) и можно еще поднимать подачу, но, сука, перестала справляться трубочка на подаче (насоса у меня нет, подаю самотеком). То есть, будь у меня там трубка не 4 х 0,5 мм, а больше, я бы и больше подачу испробовал, но увы. Придется ковырять еще одну дырку и врезать трубку 5 или 6 мм...

Вот такие результаты. Мне кажется, что это лучшая насадка, которую можно вообразить. Хрен ее захлебнешь, а размазывание жидкости происходит на удивление хорошо и равномерно. В пересчете на трубу 50 мм потребуется киловатт 5 (!!!) и подача будет - страшно подумать, сколько.

))) Отличный результат, коллега!!!
Эдакий вариант пространсвтенно ориентированной насадки. Я думал об этом, только из проволоки навить спиралей и не рубить а сунуть "зигзагом" в трубу - показалось, что распределить поток пара по такой насадке легко, а вот "браги-флегмы" не распределить равномерно.

Счас первый день только из отпуска - до середины недели разгребусь и попытаюсь тоже повторить твой эксперимент, чуть изменив размеры НБК. Если смогу повторить твои параметры по нагрузке колонны - будет действительно классный вариант))))

Шампур навивается за полторы минуты: зажимаешь один конец в тиски, второй в ручные тисочки. Тянешь на себя и крутишь. Поскольку все полоски вряд ли получатся идеально одинаковой ширины, скорее всего гильотина скосит немного, то навивка получится не очень равномерной - в широкой части реже, в узкой чаще. Но это абсолютно неважно

По поводу шампуров на форуме имеются распространенные мифы, которые сейчас было бы уместно покритиковать:Миф 1. «За счет своей спиральной формы шампур значительно удлиняет путь стекающей жидкости и пролетающего пара». - На самом деле длина пути почти не меняется, это легко увидеть из того, что длина полоски металла при скручивании уменьшается на 5-10%, не больше.
Миф 2. «Шампур отталкивает пар от центра трубы к краю». – Хоть шампур и выглядит как пропеллер, но сделав мысленно несколько поперечных разрезов, легко увидеть, что пар летит не под углом к плоскости, а вдоль нее. Практически никакой поперечной составляющей скорости не появляется, по крайней мере при обычных скоростях, и пар летит точно так же, как если бы шампура вовсе не было.Литокс, 15 Авг. 11, 10:59

Литокс, шампур разделяет пар и флегму.
Пар идет по спирали, а флегма течёт по стенке трубы.
Пар движется относительно флегмы под углом, что удлиняет путь взаимодействия пара и флегмы и уменьшает на синус угла наклона спирали вертикальную компоненту захлебывающей силы.
Так что правильно сделанный шампур - не такая уж плохая конструкция.

Котищще - я на одном шампуре пробовал с - ни хера интересного.
В НБК получается три-четыре ТТ. То есть спирт отжимает, но не полностью и ничем делу не поможешь.
То есть фишка имено в том, до чего додумался именно Литокс - жменя шампуров оказывается может дробить флегму)))

фишка имено в том, до чего додумался именно Литокс - жменя шампуров оказывается может дробить флегму)))игорь223, 15 Авг. 11, 16:54

Дык я только за!
Мелкоструктурность "насадки" уменьшает высоту тарелки. 

Сегодня всё-таки захлебнул я трубу. Врезал побольше трубку для браги, влупил весь пар что был. Гнал со скоростью 3,5 литра за 17-18 минут, т.е. около 12 л/час. Потом добавил подачу на глазок еще процентов 15-20, после чего в диоптре начало пробулькивать. Так что пока можно считать 12 л/час пределом для трубы Д внутр.=35 мм.

Еще, конечно, нужно поиграть в оптимизацию:
- поварьировать размеры шампуров (толщина металла, ширина полосок, плотность навивки спирали и т.д.)
- оптимизировать подаваемую мощность, может быть можно было ее немного снизить и слегка отойти от захлеба (чёт я не сообразил сразу, торопился)

Но есть у меня чувство, что уже мы близки к теоретическому пределу.

Вообще-то, никто не мешает взять трубу потолще и получать какую хочешь производительность, хоть 100 л/час. Всё только от мощности будет зависеть. Это отдельная задача, кстати, - найти предел увеличения диаметра трубы при той же длине, после которого принцип подобности нарушается и производительность перестает расти пропорционально площади сечения. Когда-то ведь начнется та же петрушка, что и при ректификации на толстой трубе - ручейки и т.д.

Литокс, а насколько технологична получилась операция сборки/разборки колонны?
Этот веник из шампуров хорошо вставляется/вынимается? Ничего в процессе сборки/разборки не клинит?

Я делал так: взял пучок, который входит легко (18 штук), воткнул. После этого еще 2 штуки смог впялить по отдельности, а больше не лезло (снизу у меня труба заткнута небольшим комком крупной стружки). Ну и всё. Думаю, что разборка будет в обратной последовательности - 1-2 штуки выдерну с небольшим усилием, остальные легко выскочат.

Думал я насчет того, чтобы приварить их сразу на какую-нибудь круглую пластинку с кучей отверстий. Тогда выниматься они будут одним движением. Но пока так не делал. Да и есть опаска, что эта "тарелка" может захлёб устроить.

Навертели сегодня шампуров. Вечером, если  руки дойдут - прогон сделаю и отпишусь.

А я сегодня стал гонять на шампурах СС после первого погона. И получалась всё время какая-то херня - колонну колбасит, производительности нет, потери спирта какие-то странные, укрепление слабое и т.д. Никакого сравнения с тем, что было на браге. И вот что мне пришло в голову - если я какого-то грубого косяка сегодня не сделал, то наверное шампуры хороши для довольно липкой и густой браги из-за того, что она стекает по ним медленно. А когда переходишь на жидкий и текучий СС, который быстро соскальзывает, сразу попадаешь в плохой режим.

Вспомнил я, что на ромашках было всё наоборот - на браге захлёбы, а с СС и спиртовыми настойками всё зашибись. На крупных стружечных спиральках ситуация какая-то промежуточная. Вот так. Завтра попробую снова брагу гонять, проверю предположение

Литокс, меня постигла неудача(((

Колонна работает токо в пленочном режиме, что на метре больше 3-4 ТТ дать никак не может. Отжатия нет, и т.д. Двн 50мм 3,2кВт
10л/час 99,2с
15л/час 98,2

Могу конечно пересунуть в меньшую трубу, но думаю из пленочного режима не выйдет.

Брага густая, мучная.

Ладно, я продолжу.

Я тоже продолжил слегка. Перенабил другую колонну, Двн 40мм
Режим тот же - пленочный
3.2кВт подача 18 л/час отжим 98,9С

Вроде все ясно.
Работать будет, но именно как пленочная. Чем меньше диаметр, и выше соотношение мощность/подача, тем лучше будет отжатие
Захлеб труден или почти невозможен на непредельной мощности - брага будет резвее стекать
Будет зависеть от густоты браги, но это есть и на ромашках и на спн - часто встречаю у клиентов такие трудности при запуске первоначальном
Кпд ниже барботажного
Устойчивость явно выше барботажного
Пока вроде все наблюдения/предположения.
От твоих особо не отличаются, просто я привык работать с манометром в кубе - крайне информативная штука, режимы работы сразу наглядны.

Да, похоже что на толстой трубе тебе просто не хватало мощности. Кроме густоты браги, влияющей на скорость стекания, важно еще чтобы скорость пара была большой, тогда флегма дольше удерживается на поверхности шампуров и не скатывается слишком быстро, точно так же, как дождевые капли на лобовом стекле автомобиля начинают лезть вверх, если скорость движения достаточно большая. Соответственно, получается вроде бы парадоксальная картина - можно значительно увеличивать подачу (вместе с мощностью), и при этом отжатие только улучшается.

(Кстати, у Мариса на классической БКМ те же закономерности, он постоянно талдычил, что когда вдувается недостаточная мощность, работа трубы нарушается и дрына начинает выдавать посредственные параметры. Только я не помню, разобрали ли там причины этого явления)

То, что режим пленочный - иначе и не могло быть. Мы же получили фактически а-ля многотрубник, с тем лишь отличием, что в многотрубнике непонятно, как организовать одинаковое попадание пара и флегмы во все трубочки - как предотвратить протекание флегмы по одним трубкам и движение пара по другим. А здесь, из-за того что все вертикальные каналы сообщаются друг с другом, этой проблемы не существует, всё постоянно перемешивается. А скорость работы в пленочном режиме и степень отжатия вполне могут конкурировать с барботажным режимом, если каналы достаточно узкие и к тому же закрученные.

Игорь, а ты можешь у себя сделать мощность по пару под 5 кВт? Было бы интересно еще раз прогнать трубу Д внутр.=50 мм - сколько она все-таки выдаст?

Могу. Для. Этого мне нужно врезать в куб второй тен, и воткнуть две трешки. Повесив их на разные фазы, олучим искомое. Но счас другой работы больше, чем хотелось бы ((.
Если смогу - к выходным сварганю...

Могу два НПГ через тройник включить - не будут ли они конкурировать друг с другом, интересно?
При номинале в 3,6 кило вообще под семь (или даже 10) если на три фазы зацепить и тройник поставить могу получить.))))

Как думаешь?

Конкурировать не будут. Я же в параллель второй ПГ цеплял - дуло хорошо

Литокс, меня постигла неудача(((игорь223, 17 Авг. 11, 21:17

Труба длиной 1 метр, внутр. диаметр 35 мм. Нарубил полоски 1 мм листа шириной около 6 мм и длиной по 1 мЛитокс, 15 Авг. 11, 11:23

Характерный размер шампура 6 мм, а колонна 35 мм, имхо имеем несоответствие.
Вроде, оптимальный характерный размер насадки должен быть 1/10 диаметра колонны...
Еслиб шампуры были шириной 4 мм то возможно отжатие было бы лучше...

Ты попробуй наруби лист металла 1мм длиной 1000мм и шириной 4 мм )))