Непонятные показания датчиков температуры в колонне

Форум самогонщиков, пивоваров, виноделов Ректификация Вопросы ректификаторов
1 2 1
makh Доцент Caught Somewhere In Time 1512 719
08 Февр. 18, 06:52
На картинках ниже показания градусников в кубе (POT), в нижней части насадки (PV), под ЦП (COL3) и под дефом (DEF):

col_20180205_210941.png col_20180205_211009.png

Внимательно рассмотрев картинки, можно довольно живенько представить себе путешествие некоей горячей зоны, из нижней части колонны поднимающейся с увеличением температуры вверх, а затем ее "рассасывание" вниз.. Но наблюдение сие на данном этапе бесполезно, поскольку категорически непонятно -- каким образом в трубе могут получаться цифры выше температуры кипения навалки?



Если вопрос где-то уже был раскрыт, просьба ткнуть носом.
SA1348 Профессор Саратов 2102 844
Отв.1  08 Февр. 18, 11:29
Перенёс сюда.
А кто говорил про точность абсолютных цифр?makh, 07 Февр. 18, 16:56
makh, В данном случае сравнивая кубовую температуру и температуру в царге в определённый отрезок времени ты пытаешься оперировать именно абсолютными величинами а не динамикой. На твоих графиках нормальная динамика а вот абсолютные величины в какой то отрезок времени тебя смущают. Но это именно абсолютные величины.
Ну и очевидно же
если график кубовой температуры чуток поднять. или остальные три чуток опустить то ничего необычного в картинке не будетnice beaver, 07 Февр. 18, 17:06
а это именно простое не совпадение абсолютных показаний с реальными значениями.
Потом опять же ты говоришь про температуру кубового пара, а ссылаешься при этом на датчик установленный снаружи
в уровне жидкостиmakh, 06 Февр. 18, 15:25
как тут можно вообще говорить о температуре кубового пара?
Ну а про инерцию датчиков установленных в разных местах снаружи, через различную толщину металла и имеющим разную степень утепления, я вообще пока молчу.
makh Доцент Caught Somewhere In Time 1512 719
Отв.2  08 Февр. 18, 16:31
SA1348, еще раз -- температура пара не может быть выше температуры кипящей жидкости. По крайней мере так в школе учили.

Я счас налью в куб воды, и буду ее кипятить. Следуя Твоей версии о криво установленных градусниках и инерции, будем ожидать рост температур в царге выше ста цельсиев?
makh Доцент Caught Somewhere In Time 1512 719
Отв.3  08 Февр. 18, 18:27
Вот, вскипятил осмотическую воду:

col_20180208_160734.png

Хорошо видна на картинке инерционность кубового датчика (POT) -- да, к массивной железяке прикручен, массивная теплоизоляция медленно прогревается. Более толстый слой теплоизоляции видится на датчике в нижней части насадки (COL2), наименьшая инерционность на датчике под дефом. Давление в кубе относительно атмосферы чуть менее килопаскаля, измерения производятся метров на сто выше метеостанции, показывающей 101.84 КПа. Высчитывать точные цифры и вводить корректировки датчиков смысла не вижу -- и так очевидно, что в кубе вода, и что выше температуры кубового пара в колонне ничего не нагревалось.

Подождем пока труба остынет, и снова будем кипятить чистый спирт.. А может и не спирт, надо подумать..

UPD: по ходу, сравнивая расхождения показаний от "расчетных" для каждого конкретного датчика (DS18B20) на воде и на спирте, можно вспомнить о заявленных производителем значениях accuracy в диапазоне до 85-ти цельсиев, и выше.
DSCF7198.jpg
800x600 43Кб
makh Доцент Caught Somewhere In Time 1512 719
Отв.4  09 Февр. 18, 00:23
Вот, перегонка сырца:

col_20180208_210922.png

Тот самый сырец, спирт из которого фигурировал на картинках в первом сообщении темы. Неправильно установленные и очень инерционные датчики, тем не менее, безошибочно дают нам понять, что спирта в навалке процентов 50 примерно, а в колонне, по сосотянию на 04:45, таки спирт. Крайне головастый, конечно же. Просто потому что там ничего другого быть не может при нулевом отборе. Картина привычная, ничего не нагревается выше температуры кубового пара, вопросов нет.

А вот не поленился по углам пособирать и вскипятить головастого оборотного спирта:

col_20180208_213332.png

Выглядит немного иначе, но по существу те же яйцы, как на картинках в первом сообщении.



Разжуем. Какими бы кривыми не были градусники, как бы криво не были они установлены, в правой части графика (last) все градусники в трубе показывают каждый свою версию температуры кипения спирта. Потому что в трубе с нулевым отбором на данном этапе кипящий спирт и есть. В кубе тоже спирт, погрешность градусника по опыту с водой можем себе представить. Температура кубового пара не может быть выше ткип спирта. Тем не менее на каких-то этапах градусники в трубе показывают температуру выше ткип спирта (max). И вот этой физики программист-недоучка не понимает. Тут, наверное, из области термодинамики какой-то подковыристый фокус, который, возможно, будет очевидным для коллег с профильным образованием.

Ну и еще логичный вопрос -- у меня у одного такое происходит?
OldBean Доктор наук Красноярск 561 958
Отв.5  09 Февр. 18, 04:23
температура пара не может быть выше температуры кипящей жидкости. По крайней мере так в школе училиmakh, 08 Февр. 18, 16:31
Это все абсолютно верно, но есть нюансы.

Во-первых, на самом деле Вы всегда измеряете температуру датчика, погруженного в среду, а не температуру самой среды. В условиях термодинамического равновесия температуры среды и датчика будут совпадать (по сути  - по определению самого понятия термодинамического равновесия). В неравновесных же и нестационарных условиях (которые реализуются как раз в переходном процессе запуска колонны) температура датчика может отличаться от температуры пара. В частности - за счет т.н. "скрытой теплоты" (которая будет выделяться при конденсации пара на датчике). Поэтому всплеск температур, измеряемых датчиками в колонне и дефлегматоре, при проходе первой волны пара по колонне - вполне типичное явление.

Во-вторых, в принципе, при запуске колонны (если в кубе - многокомпонентная смесь, например, спирт, вода и много летучих) температуру датчиков в колонне и дефлегматоре вполне может "забросить" и выше температуры куба. Например, если летучих (неконденсируемых) примесей будет много. Ибо конденсироваться будет в первую очередь высокипящая фракция. Правда, на моих сырцах при первой ректификации мне такого не приходилось наблюдать (видимо дрожжи мало ацетоном писают ;). По крайней мере - не припомню. Но при вторичной ректификации неразбавленного спирта-ректификата-I довольно часто (см. пример лога вторичной ректификации во вложении). Правда, сами по себе логи вторичной ректификации - ужасно скучные... ;)
лог_вторая_рект_неразб.png
1257x768 159Кб
SA1348 Профессор Саратов 2102 844
Отв.6  09 Февр. 18, 08:45
температура пара не может быть выше температуры кипящей жидкостиmakh, 08 Февр. 18, 16:31
Так погрузи датчик именно в жидкость а не размещай рядышком через слой массивной железяки и будешь измерять температуру жидкости, только сперва оттарируй датчик хотя бы с шагом через 5°С и только потом уже заглядывай на свои графики. А пока это просто не более чем показометр.
Передвинь аккуратно весь график температуры кубовой жидкости  вверх, а датчик с максимальной температурой в царге немного вниз в пределах погрешностей и все будет в норме. Или ты считаешь, что твой спирт кипит при 77,13°С
Alex_64 Доктор наук ТЛТ 886 378
Отв.7  09 Февр. 18, 08:55, через 11 мин
makh, Локальное повышение давления приводит к повышению Т в определенной точке. Не?
SA1348 Профессор Саратов 2102 844
Отв.8  09 Февр. 18, 09:19, через 24 мин
Alex_64, Ну наверху колонны давление никак не может быть больше чем в кубе. Да и на воде у него видно превышение температуры в колонне над кубовой.
В чем суть вопроса то? К чему эта тема? Вообще кубовый датчик, если мы хотим получать с него какие то абсолютные показания надо уметь нормально ставить. Пока этот датчик правильно не установлен, разговор ни о чем.
Федорович38 Студент Иркутск 10 5
Отв.9  09 Февр. 18, 10:34
У меня частенько при второй ректификации идет заброс температуры на 0,5-1 градус в верхней части насадки. Установил, что если перед этим ректификацию прекращаю при 91 градусе(высота над уровнем моря у меня 450метров) в кубе в верхней части насадки заброса нет. Считаю что, когда ректификация ведется  при большей температуре в кубе внизу насадки скапливается сивуха, при последующей ректификации часть сивухи выгоняется по насадке вверх поднимая температуру вдоль колонны. Как сивуха вышла так температура падает.
SA1348 Профессор Саратов 2102 844
Отв.10  09 Февр. 18, 10:46, через 13 мин
У меня частенько при второй ректификации идет заброс температуры на 0,5-1 градус в верхней части насадки.Федорович38, 09 Февр. 18, 10:34
Но это заброс же не выше кубовой температуры. Сивуху, чтобы она закипела и полезла вверх должно что то нагреть. А единственный источник энергии в колонне это пар из куба.

ZagAl Доцент Прибалтика 1168 486
Отв.11  09 Февр. 18, 14:33
Заметил у себя странное, пытаюсь понять, идет ли речь о частном случае с моим оборудованием, или же явление массово известное.makh, 09 Февр. 18, 01:00
У себя я никогда такого не наблюдал.
199470.png 202105.png
Температура в кубе по определению должна быть самая высокая на всех этапах. И чем выше по колонне, тем температура ниже. Все отклонения в этой упорядоченности связаны с самими датчиками и тем как они установлены.
Вот в этой теме [Попытка осмысления температурных процессов в колонне (с графиками)] V_B предоставил объемную информацию об этом.
P.S. makh, в сообщении [сообщение #13235898] ты сравниваешь графики полученные в результате перегонки СС различной крепости. Это видно по температуре куба и моменту закипания. Такой подход к анализу ситуации некорректен. Начальные параметры должны быть одинаковыми.
OldBean Доктор наук Красноярск 561 958
Отв.12  10 Февр. 18, 06:38
В выходной с утреца порылся в архивах и посмотрел сохранившиеся логи на предмет превышения первого всплеска температур в колонне и дефлегматоре относительно температуры в кубе. "Чистая эмпирика" такова:

1. На чистой воде (сохранилось 2 лога) - практически чистые "полочки". Никаких заметных всплесков не наблюдается.
2. На логах ректификации спирта-сырца (просмотрено порядка 25-30 логов, спиртуозность сырца разная: от 30 до 50 об.%) всплески наблюдаются очень часто, почти всегда, но амплитуда всплесков не превышает температуры в кубе.
3. На логах вторичной ректификации неразбавленного спирта-ректификата-I (сохранилось 4 лога) всплески наблюдаются всегда, причем амплитуда всплесков всегда превышает температуру кипения в кубе.

ИМХО, тренд очевиден. Если кому-то вдруг взгрустнется долгими зимними вечерами ;) и захочется порешать эту задачку, то, скорее всего, нужно поискать корреляцию этого явления (соотношение амплитуды всплеска и температуры в кубе) со следующими параметрами: спиртуозность навалки, температура переключения с разгонной мощности нагрева на рабочую, ну и естественно, соотношение рабочей мощности нагрева куба с геометрией (сечением) колонны.

У себя я никогда такого не наблюдал.ZagAl, 09 Февр. 18, 14:33
Попробуйте очень крепкую навалку - наверняка увидите.
makh Доцент Caught Somewhere In Time 1512 719
Отв.13  10 Февр. 18, 08:45
Федорович38, версию с остатками сивухи в трубе думал. Но, как справедливо заметил коллега SA1348, непонятно откуда энергия на нагрев. А в позавчерашних опытах сперва кипятил воду и продувал колонну паром, а потом запускал крепкую навалку, и все равно был залет. Т.е. некая примесь -- возможно, сивушная -- врядли. ИМХО.

SA1348, имею основания предполагать, что в жизни каждого бухловара, особенно если из технарей, бывает период серьезной озабоченности точностью, разрешением, калибровкой, правильной установкой, и прочими танцами с бубном вокруг градусников. У мну уже прошло. Как страшный сон. Чего всем и желаю. Лучше заморочиться записью логов и рисованием картинок..

OldBean, премного благодарствую за инфу по существу. А на Твоем графике тоже видна горячая волна вверх-вниз по трубе. Одно и то же явление наблюдаем, с высочайшей вероятностью.
SA1348 Профессор Саратов 2102 844
Отв.14  10 Февр. 18, 09:04, через 20 мин

Лучше заморочиться записью логов и рисованием картинок..makh, 10 Февр. 18, 08:45
У меня и этот период уже пролетел. Если делается все как обычно, логи даже не смотрю.
makh Доцент Caught Somewhere In Time 1512 719
Отв.15  11 Февр. 18, 14:21
Есть версия. Повышение температуры при крепкой навалке выше кубовой может быть следствием поглощения спиртом остатков воды в насадке и водяных паров из воздуха. Экзотермический процесс, нагревается спирт при разбавлении водой. Правдоподобно?
OldBean Доктор наук Красноярск 561 958
Отв.16  12 Февр. 18, 02:52
Правдоподобно?makh, 11 Февр. 18, 14:21
Не очень. Максимальная мольная энтальпия смешения спирта и воды - это всего сотни джоулей на моль. Самый максимум - около 800 Дж/моль при мольной спиртуозности x ~ 0.15 моль C2H5OH/моль H2O. В свое время график зависимости энтальпии смешения от спиртуозности я приводил вот здесь (исходные данные - здесь). А скрытая теплота парообразования (и, естественно, конденсации) чистого спирта - 38560 Дж/моль. Чистой воды - 40680 Дж/моль. Т.е. почти на два порядка больше. Так что влиянием эффекта смешения спирта и воды в деле "подкидывания" температуры датчика ;), по сравнению с влиянием  конденсации можете спокойно пренебречь.
Kotische Академик Саратов 6234 1680
Отв.17  12 Февр. 18, 03:10, через 19 мин
Правдоподобно?makh, 11 Февр. 18, 14:21
Правдоподобно, но несколько в другом ключе.
Пример из мира аналогий: чистый водяной лед плавится при 0°С, но если добавить к нему соли температара плавления упадет до -25°С, так раньше получали низкие температуры.
Здесь может наблюдаться аналогичный эффект.
Температура кипения смеси спирта с водой выше чем чистого спирта. Если спирта в паре больше чем в жидкости (принимая во внимание Крект) пар будет конденсироваться, выделяя теплоту конденсации которая будет разогревать жидкость до температуры кипения, но темпрература кипения получающейся жидкости будет выше температуры исходного пара.

Добавлено через 30мин.:

логичный вопрос -- у меня у одного такое происходит?makh, 09 Февр. 18, 00:23
Вообще то впечатляет! Снимаю шляпу!
Большинство (и я в том числе) прошли бы мимо эфекта, посчитав его ошибкой измерения.
Ты свои датчики калибровал/сводил в рабочем диапазоне? Уверен что это не косяк измерения, а термодинамический эффект?
makh Доцент Caught Somewhere In Time 1512 719
Отв.18  12 Февр. 18, 04:34
Уверен. Не особо представляю себе, что надо сделать с датчиками, чтоб косячили на увеличение показаний. Да и у коллег вон такая же картина, с такими-же деталями.

В след. раз как будет крепкая навалка, во-первых буду посмотреть на залеты температуры с вымытой и хорошенько высушенной насадкой, а во-вторых (под конец процесса) подам в трубу воду, в разные места через разные УО.
Asus Доктор наук Москва 979 395
Отв.19  12 Февр. 18, 08:25
А этот залёт не может быть связан с изменением режима работы дефлегматора?