Инжекционная (горизонтальная) ректификационная колонна

Так что я не дремлю и тему по возможности долблю. Но прихватками поэтому теория продвигается туго, вот чтоб сесть и просто по входным данным посчитать эжекторне могу ещё, надо будет постоянно рыться по книгам, там как то не очень много примеров решений.
Если кто в курсе по струйным аппаратам может где есть сборник задач с решениями как подтема в чём то общем химически машиностроительном, или программы какие-то? Интерересная тема, но неохота проходить весь путь от Архимеда самому )))
Может у кого есть личные контакты вот с этими товарищами
http://www.ejector.ru/ProjectsRus.shtml или возможность затянуть кого то из разработчиков на форум для тщательного общения. Я не думаю что они там принципиальные борцы с этиловым спиртом и может эта тема кого-то из них в качестве хобби заинтересует.

У меня сегодня несмотря на субботу рабочий день (((.  Сидя на работе и наблюдая, как комп считает пластическую деформацию при гидропрессовании, решил использовать оставшиеся 3-4% ресурсов и изложить нынешние мысли о вихревых и эжекционных колоннах.

Цели то в чём?
Цель не колонна на тарелках которых что то прикольно крутится или в эжекторе здорово свистит )))  тут скорее естественная для инженера  и человека вообще тяга, при удовлетворённых первичных потребностях (спирт у меня есть и без колонны, у кого то есть другая колонна) сделать конструкцию дающую что то новое тебе как создателю а не только как потребителю.

Возможно, что то ещё не совсем додумано, поэтому критику лучше не по неправильным оборотам, а по существу идеи.

1.   По максимуму изготавливаемую из легкодоступных материалов, хотя легкодоступность для каждого дело относительное, например у нас днём с огнём не найдёшь куска чёрного листа, зато нержа разного море.
2.   Просто масштабируемая, то есть  деньги на 10 секций собрал, 8 теортарелок получил (эффективность 0,8 я взял для примера с потолка, лучше больше), добавилось денег ещё 17 прилепил и оно работает.
3.   Габариты, поскольку большинство размещают это в квартирах, и не хочется договариваться с соседями о дырке в полу для колонны )))  то хотелось бы чтобы вещь была не линейная, как обычная колонна а  конструкция позволяющая отклонение от вертикали, укладку в горизонталь и сворачивание. Тогда и 5 метров длины ректификатора, перестанут быть габаритной проблемой.
4.   По минимуму требующая обслуживания, то есть легкомоющаяся и не требующая регулярной перенабивки насадки для нормализации эффективности.
5.   Наглядная в настройке, и без пороговых эффектов в эксплуатации, то есть если меняется нагрузка от оптимальной, то желательно, чтоб и эффективность как у эмульгационных колонн плыла линейно, а не скачком. Наглядность это лучше введением прозрачных элементов.
6.   Нечувствительная к погрешностям изготовления отдельных элементов, то есть самонастройка в максимально широких пределах. Это я имею ввиду вот что, например колонна с вихревыми тарелками как на выложенном видео. На одних тарелках есть флегма на других нет почти, понятно проявляет себя  разность в углах отгиба лепестков возможно несоосность тарелок и трубы основной, что то ещё геометрическое. А при раздельных путях флегмы и пара и переливах, нужный уровень на тарелках наберётся сам, правильный.
7.   Добавьте сами пожалуйста пожелания )))


Тема это новая, не отменяющая изготовления дома колонн на СПН, шариках, итд. То есть нужен хороший спирт. Делаешь колонну на СПН и юзаешь. Всё уже описано, идёт как я понимаю выскребание проблем второго порядка. Как использование раздельных колонн для голов и тела. В общем тюнинг и полировка «Ролс-Ройса» который ездит великолепно, но хочется сделать ещё лучше.  Вихревые и инжекционные колонны в данной аналогии это концепт-кары.  Тема новая поэтому лучше лишний месяц по обсуждать чем быстро спаять(сварить, слепить, склеить) не очень обдуманную конструкцию, сравнить в давно опробованной и выведенной на режим привычной колонной и сделать вывод  как в анекдоте - фигня ваш Карузо мне Рабинович напел, так не голоса не слуха. 

Что тема непроработанная, это видно при поисках в инете, найдите хоть один учебник с типовым расчётом эжекционной или вихревой колонны. Или упоминание о нём (учебнике). Но это не значит что тема глухая, просто мы первые будем, вместе с другими. Надо только народ подтягивать понимающий, и самим подтягиваться.

По поводу  самой конструкции.
Высказанная ранее идея о вводе снаружи механической энергии не бредова по сути. Исполняющий двигатель – асинхронник мелкий. Там нет щёток, они бывают герметичные, для нашего случая бери чуть избыточную мощность и он вечный (почти).

Интересна тема насчёт вдувания парофлегмовой смеси в объём с шариками или сеткой или иной фигнёй не дающим так просто пузырькам слипаться. Я потому и как то подымал идею о колонне с шариковой насадкой и непрерывно действующей мешалкой для них. От идеи попробовать не отказался, жду шариков на данный момент.
Но, введение мешалок я думаю сильно усложнит масштабирование.
Второй путь это пузырькодробилки типа сирены, турбомешалки или иного. Вопрос как всегда в конструктиве.
Введение  внешней механической энергии позволит дспергировать парофлегму без привлечения энергии пара, это в свою очередь избавит от чрезмерного давления в баке, ведь не нужно пар последовательно продувать через серию сопел.

Внешняя энергия не обязательно вращение, ведь смысл не карусель для флегмы, а максимальный межфазный контакт, как по площади, так и по времени в минимальных габаритах. То есть это может быть вибрация дробящая пузыри.
Например, чт- то магнитное без острых углов  внутри с непроводящего корпуса и переменное магнитное поле снаружи, оно вибрирует и дробит пароэмульсию в окрестностях но при этом оно будет греться, и вопрос о КПД.
Может, кто ещё что придумает.

Вообще интересно всё новое, может, кто дома сумеет молекулярный фильтр изготовить, двухслойный, через один пройдёт спирт и всё у чего молекулы меньше, через другой всё у чего молекулы меньше спирта, а сам спирт останется, вот это будет прямое и понятное разделение.



Расчётный довесок по поводу дробления пузырьков и площади поверхности.

Все степени пишу словами, а не в экспоненциальной форме, так как не уверен, что на форуме оно  адекватно отобразится. Уверен, что многие нижеприведенное и так осознают, но так же знаю что многие другие и не задумывались над этим.

Берём пузырёк в 1 сантиметр кубический, немаленький такой пузырёк. Площадь его поверхности 6 сантиметров квадратных. Понятно что входить в равновесие с жидкостью такой пузырь будет не за доли секунды ИМХО.

Теперь разделим по каждой координате пузырь на 10 частей (пусть это для удобства будет кубический пузырь.)  Получим 10 Х 10 Х 10=1000 пузырей каждый объемом в 1 миллиметр кубический и площадью поверхности 6 мм квадратных, суммарная площадь, 6 Х 1000 = 6000 мм квадратных = 60 см квадратных, притом же объёме, понятно, что равновесие достигается быстрее.

Теперь порубим сантиметр квадратный на микронные пузыри (у меня одна из параллельных тем это наноуголь, с таким размолом он в ведре как вода почти плещется)
Для этого каждую сторону пузыря делим на 10 000 частей, получаем 10 000 Х 10 000 Х 10 000 = 1 000 000 000 000 триллион пузырей, площадь поверхности каждого 6 микрон квадратных, или 6 Х 10 в минус 8 степени сантиметров квадратных. Всего в сумме  это 10 в 12 степени умножить на 6 Х 10 в минус восьмой = 6 Х 10 в 4 степени сантиметров квадратных. Или 6 метров квадратных. ИМХО при такой дисперсности для наступления равновесия нужны доли секунды. И если на выходе эжектора, сирены, пьезовибратора или иной пузырерубки, будет такая дисперсность то тепломассообмен будет ОЧЕНЬ быстрый. И зону взаимодействия можно делать маленькой и короткой. Понятно что ни о каком противотоке речи идти не может, тут бы после прямотока пузыри от жидкости отбить )))) , в этом и есть разница основная ИМХО прямотока и противотока, при противотоке упираешься в такое измельчение что фазы навстречу «ползут» как бывает вода после кавитирующего водопроводного крана из за содержания воздуха вытекает белая и пузыри всплывают десятки секунд. (это я думаю что эта аэрация из за того что кран гидродинамически свистит и дробит воздух. Правда откуда он берётся? Или это растворённые газы выделяются ?)
Имеет смысл вверх колонны вводить какое-то нейтральное не пенящееся поверхностно активное вещество для понижения поверхностного натяжения, так как в энергетики процесса это существенная статья расхода энергии при дроблении пузырьков.
Кто умеет считать энергетику такого процесса, то есть сколько надо по теории вдуть энергии для такого диспергировании?

Всё комп досчитал, пойду в цех контролировать раскрой металла.

Поверхностное натяжение жидкостей на границе с воздухом

Энергия связанная с поверхностным натяжением:

это оценка снизу, сколько потребуется энергии для создания межфазной поверхности.
Площадь поверхности пузырьков ты уже посчитал

ЗЫ: А степени нормально вставляются:
Вещество   Вода
Температура   20°C
Поверхностное натяжение 72,86(10^-3 Н/м)

   

Вот пена как раз и не нужна (ну то есть не обязательна) - она только мешает. Все то же самое будет и на мелких каплях в газе. Их можно получить на чем-то вроде пульверизатора. А отделить их от пара проще на путанке, это легче, чем на циклоне.

Простейший самогонный аппарат можно сделать вообще на одной ступени "пульверизатора". Дует такой пульверизатор прямо в холодильник через путанку, а с путанки вниз стекает барда. Обрати внимание - на путанке нет конденсации (и, соответственно, энерговыделения), она только капли из потока собирает.

Это-то просто. Но в голове что-то такое крутится, что на одном "пульверизаторе" можно и сразу несколько "тарелок" сделать если правильно рассчитать энергию пара (его можно подавать под бОльшим давлением и, соответственно, энергией) и соотношение пар/жидкость. Вот это интересно.

Руди, ты не волен в выборе пена/капли, соотношение масс жидкость/пар=10
Для получения больше одной тарелки нужен противоток, а это гимор - катастрофическое ухудшение производительности и эффективности.

Руди, ты не волен в выборе пена/капли, соотношение масс жидкость/пар=10

Откуда это? Соотношение объемов пара и жидкости порядка 10³. Вспомни как работает пульверизатор.

Просто как предмет для обдумывания. Дует пульверизатор в трубу (первое сопло), а в трубе стоит второе - еще одна стадия расширения/охлаждения - возникает конденсация, пары обогащаются спиртом - уже две ступени.

После первого сопла стоит путанка - отбирает конденсат невысоко концентрации. После второго - тоже, но концентрация спирта уже выше. Выход второго сопла после путанки - в холодильник.

Ну и так далее. Нужно только придумать что делать с этими конденсатами. Можно, например, первый конденсат распылять дополнительно во втором сопле. Или, наоборот, второй - в первом, но это сложнее, перепад давлений наоборот, хотя, если вспомнить Бернулли...

Путанка ОЧЕНЬ хреново задерживает капли! Проверено лично мной!
Масляный туман проходит сквозь неё практически без помех.

А с циклоном сравнивал? Ведь, в общем, без разницы, путанка или циклон.

Ты по смыслу выскажись.

А с циклоном сравнивал? Ведь, в общем, без разницы, путанка или циклон.

Ты по смыслу выскажись.
Rudy, 25 Сент. 10, 20:25

Разница есть в циклоне для того чтобы всплыть пузырёк (капля)  может не один оборот сделать на большой скорости по маленькому радиусу.

Кто найдёт книгу
Перепелкин К.Е. Газовые эмульсии  просьба выложить или её или ссылку. И другое про газовые эмульсии если найдётся.

Опять аватар поменял!!!! 

Что бы такого плохого по этому поводу содеять? 

Ну, например, такой аватар предложить
Раз уж  ozzy...

Kotische, вот обругай.

Берем пар и распыляем брагу пульверизатором. Количество пара, его температуру (энергию), количество браги (на массу пара и ее температуру, если надо) подбираем так, чтобы смешавшись, вся эта каша имела температуру 98* (адиабатика - теплоизолированный объем). Неважно как мы это делаем. Что получится?

При такой температуре у нас будет (через некоторое время) и пар и конденсат (те же мелкие капли) с крепостью, соответствующей 98*, т.е. 2%об. Т.е. мы получаем нужный отжим браги за один удар. Главное - получить мелкие капли, хорошо все перемешать и немного подождать. Где я вру?

И конструкция вроде несложная, фиксированная подача пара, дозированная подача браги по температуре выходной струи после отбора жидких капель путанкой или циклоном. Эдакий "свисток самогонщика" получается

Не врёшь, но крепость выше равновесной по диаграмме пар-жидкость мы не получим ИМХО. Можно не распылять, металлический желобок с подогревом киловатта на 2,5 и под уклоном,из бака подаётся строго дозированное количество браги, она течёт и выпаривается, сколько выпаривается задаётся потоком. Жидкость на фиг или через встречный теплообменник на подогрев входящей браги. Пар сам знаешь куда )))  Будет одна ступень непрерывного ректификатора, то есть непрерывный дистилятор.

Думал о введении механической энергии в горизонтальную колонну, вот что надумал  ( см картинку) там сразу N зайцев убиваетя. Нужна лит-ра по сиренам и иным излучателям в жидкость и газы, и по газовым эмульсия чтоб энергетику процесса прикинуть. Я ищу. Сирену на работе прикину чтоб посмотреть как оно воду и водку взбивает, и одного человека из пищепрома пошевелю, он может что скажет.

Имеет смысл рассчитывать ультразвуковую сирену на интенсивности близкие к кавитационному режиму. Мне не даёт покоя утверждение о стабилизации кавитационных пузырьков в присутствии этанола... Ну и второй эффект - ультразвуковые коаксиальные сирены запросто могут выполнять функции насоса... И ещё - частоту вращения не стоит поднимать выще ~2700 об/мин - до этого порога реализация в металле элементарна...

но крепость выше равновесной по диаграмме пар-жидкость мы не получимozzy_72, 26 Сент. 10, 11:56

Да, вроде, получим. Смотри.

Пусть у нас есть "раздвижная" герметичная кастрюля с брагой. "Раздвижная" - это чтобы держать постоянное давление. В ней - брага 10% до верху. Нагреваем эту кастрюлю до 98*, раздвигая по необходимости. Как ты думаешь, какая будет крепость жидкости в кастрюле? И, соответственно, какая крепость пара?

Крепость в жидкости не может быть более той, которая соответствует 98* (порядка 2%) - иначе она закипит, и это будет продолжаться до тех пор, пока крепость не снизится до 2%. А вот с паром - наоборот, крепость в паре может быть сколь угодно больше чем та, которая соответствует 98* Ткипения (21%)- он просто не будет конденсироваться. Вот меньшей концентрации в паре быть не может - сконденсируется.

Вот такой интересный фокус получается. В паре спирта намного больше, чем в равновесном состоянии (он испарился, когда крепость браги была 10%), но сконденсироваться он не может - сразу начнется кипение и он снова испарится. Самому странно, но, вроде, так получается. Где я вру?

А, кажется и сам понял - объем пара будет расти за счет испарения преимущественно воды (крепость пара 21% - ниже исходной в паре) до тех пор, пока концентрация в паре не снизится до этого процента. Т.е. при таком способе, при балансе энергий, мы будем иметь 21% на выходе.

А жаль, красивая была бы штука. Т.е., чтобы получить более высокую крепость, все-таки прийдеться делать несколько ступеней.

Имеет смысл рассчитывать ультразвуковую сирену на интенсивности близкие к кавитационному режиму. Мне не даёт покоя утверждение о стабилизации кавитационных пузырьков в присутствии этанола... Ну и второй эффект - ультразвуковые коаксиальные сирены запросто могут выполнять функции насоса... И ещё - частоту вращения не стоит поднимать выще ~2700 об/мин - до этого порога реализация в металле элементарна...
us_ov, 26 Сент. 10, 11:49

Чем тебя смущают более высокие обороты   Асинхронник и ременная передача для повышения оборотов, я до 9000 тысяч часто делал. для столяров в том числе.

Усложнение...

  По сравнению с остальной частью колонны - пару шкивов это фигня!!!!  А не ощутимое усложнение. Если повышение оборотов позволит уменьшить, упростить всё остальное то шкивы в жизнь!!!