Вопросы от ЧАКа

Я предпочитаю включать тены последовательно, что бы все работали!
Чем меньше перегрев тена, тем меньше брызгоунос и меньше испарение тяжелых фракций...
Kotische, 15 Сент. 08, 23:57

Справедливо, но в три раза (при трех ТЭНах) сужается диапазон регулировки мощности - может не хватить.

Есть мысля, что если в середине колонны стоит термометр, то как только выше 20 ТТ появилать температура не соответствующая азеатропу, это ознаяает что колонна перестала работать на максимальном проэктном разделении, и всё что после - это уже хвосты...
Kotische, 15 Сент. 08, 23:57

То же самое можно сказать и по температуре в баке и по температуре в дефлегматоре и т.д. Колонна перестает работать в проектном режиме когда поплыла первая тарелка. Поэтому важен не факт выхода из режима а степень отклонения от него.

В принципе, лучшим и самым точным индикатором является температура пара на входе в дефлегматор. Самое раннее предупреждение - температура бака. Потом, соответственно, температуры 1,2,3... тарелок и, последнее предупреждение, - температура у дефлегматора. Т.е. можно выбирать любой из индикаторов, предупреждающих о близком конце.

Но мне лениво ставить еще один термометр, если у меня есть температура в баке и в дефлегматоре. Температура в баке больше 98 *С говорит мне о том, что, примерно через 1000 сек у меня поплывет термометр дефлегматора. Я, на всякий случай, секунд через 500 начинаю сбор в отдельную посуду до начала повышения температуры в дефлегматоре. Но и после начала повышения, какое-то время идет нормальный продукт (объем системы отбора). Зачем мне еще и термометр в центре колонны?
P.S. Кстати, по температуре в баке можно точно определять флегмовое число, необходимое для достижения заданного качества. Очень удобно.

Старт-стоп при перег браги.
чак, 15 Сент. 08, 22:50

Не понял, что ты имеешь ввиду. Остановка перегонки браги обычно делается при достижении температуры пара в баке 98-99 *С.

Да, я тут сделал интересную вещь. У меня был маленький бытовой спиртометр (ареометр) стоимостью в 15 руб. Он врал и тонул при 94%. Я купил еще два таких же для экспериментов. Один угробил - очень тонкое стекло, трудно работать. На втором аккуратно срезал верхниий конец стекла, вынул часть грузиков, засунул туда новую бумажку и откалибровал его, правда пока только на 96% (можно и всю шкалу. но времени не было). Потом снова запаял на горелке - калибровка не сбилась.
Нашел обычную пробирку - она идеально подходит. Сделал к ней основание. Теперь имею спиртометр, для которого нужно всего около 10 мл раствора. Поскольку температура дистиллята после холодильника известна и практически постоянна, а коррекцию по температуре я теперь делать умею, можно сделать прибор непрерывного контроля крепости дистиллята с отсчетами примерно каждые 1.5 минуты (производительность - 600 мл/час).
Как вам это?

Есть мысля, что если в середине колонны стоит термометр, то как только выше 20 ТТ появилать температура не соответствующая азеатропу, это ознаяает что колонна перестала работать на максимальном проэктном разделении, и всё что после - это уже хвосты...Kotische, 15 Сент. 08, 23:57

Не совсем так. Не забывай о флегмовом числе. Если на уровне выше 20 (или даже 10) ТТ температура поползла вверх, это говорит об одном из двух.
1. У тебя в кубе кончился спирт (это может показать кубовый термометр)
2. На питание колонны идёт мало флегмы. Выбранное флегмовое число недостаточно и нужно срочно его корректировать, иначе гадость, поднявшаяся до уровня среднего термометра, вскоре попажёт в дефлегматор и отбор.
Использование среднего термометра позволяет контролировано увеличивать отбор до максимально допустимых значений и не бояться, что флегмовое число будет занижено.

2. На питание колонны идёт мало флегмы. Выбранное флегмовое число недостаточно и нужно срочно его корректировать, иначе гадость, поднявшаяся до уровня среднего термометра, вскоре попажёт в дефлегматор и отбор.
Использование среднего термометра позволяет контролировано увеличивать отбор до максимально допустимых значений и не бояться, что флегмовое число будет занижено.
Игорь, 16 Сент. 08, 14:33

Вот тут Игорь прав. Температуру в центре колонны действительно можно использовать для опережающей коррекции флегмового числа. Но это необходимо только при неизвестных параметрах колонны и, вероятно, полезно при начале работы с новой колонной. А когда параметры колонны известны - вполне достаточно температуры в баке.
Кстати, для такой коррекции нет нужды врезать термометр в колонну. Вполне достаточно просто засунуть его под теплоизоляцию, точного измерения температуры не нужно. При этом можно легко перемещать его вверх вниз и найти оптимальную точку его размещения.

Но это необходимо только при неизвестных параметрах колонны Rudy, 16 Сент. 08, 15:18

К сожалению не только. Оптимальная величина отбора далеко не постоянная величина. Она зависит от спиртуозности кубовой жидкости, от мощности ТЭНов и величины теплопотерь, от температуры питающей флегмы и наверное еще от каких-то параметров, которые мне слёту не видны. Поэтому на мой взгляд, для учета всех этих факторов есть смысл постоянно следить за температурой в теле насадки, и строить алгоритм управления отбором в зависимости от её динамики.

К сожалению не только. Оптимальная величина отбора далеко не постоянная величина. Она зависит от спиртуозности кубовой жидкости, от мощности ТЭНов и величины теплопотерь, от температуры питающей флегмы и наверное еще от каких-то параметров, которые мне слёту не видны. Поэтому на мой взгляд, для учета всех этих факторов есть смысл постоянно следить за температурой в теле насадки, и строить алгоритм управления отбором в зависимости от её динамики.
Игорь, 16 Сент. 08, 18:03

Спиртуозность - по температуре кипения.
Мощность ТЭНов - неважна, поддерживается заданное давление в баке.
от температуры питающей флегмы?? Если это температура флегмы из дефлегматора, то она практически постоянна.
строить алгоритм управления отбором в зависимости от её динамики - А как конкретно?

Да нет, я не против датчика в колонне, дополнительная информация полезна, пусть кто хочет ставит. Но стоит ли вставлять его внутрь, проще обойтись внешним под теплоизоляцией. И делать проще и можно точку установки подбирать.

В чем разница нашего с тобой, Руди, подхода к управлению величиной отбора?
Судя по твоей цитате "... дополнительная информация ...пусть кто хочет ставит ...", ты отводишь датчику в насадке второстепенную роль, а я назначаю его главным и единственным датчиком, определяющим интенсивность отбора, и вот почему.

Если спросить тебя как правильно управлять отбором , ты ответишь так (если я ошибаюсь-поправь).

Нужно изучить зависимость величины допустимого отбора от давления в кубе, температуры в помещении, температуры и потока охлаждающей жидкости. Это нужно сделать для всех величин спиртуозности. Затем нужно написать управляющую программу, которая, получая перечисленную информацию и используя полученную зависимость, будет изменять отбор.

Я на тот-же вопрос отвечу по другому.

Нужно определить температуру в верхней трети насадки при отсутствии отбора, затем начать отбор с минимальной интенсивностью и запустить управляющую программу. Программа должна плавно увеличивать отбор до тех пор, пока температура в насадке не начнет расти. При росте температуры нужно уменьшить отбор на ИКС процентов, дождаться возврата температуры к прежнему значению, а затем снова начать постепенное увеличение отбора.

Мне кажется, что зеленый способ регулирования гораздо легче в реализации, чем синий.

Да нет, гораздо проще. На новой колонне нужно следующее.
1. Определить давление в баке, которое при закрытом отборе приводит к захлебу колонны.
2. Стабилизировать давление в баке на уровне примерно 0.8 от захлебного нагревом ТЭНов.
3. Засекаем температуру пара в дефлегматоре при закрытом отборе.
4. Запускаем отбор с флегмовым числом порядка 10 и медленно отгоняем головы - по органолептике. Если спирт плохой, в процессе отгона голов температура пара немного возрастет. Эту температуру (после голов) считаем базовой. Игорь - ты это не учитываешь.
5. Устанавливаем "любимое" флегмовое число (3-5).
6. Гоним до превышении базовой температуры на 0.1 градуса.
7. Все, что после этого (до, примерно, 90 *С) идет в "совсем плохие" хвосты.

Я вообще не кручу флегмовое число. И это не только и-за лени. Я сравнивал перегонку с постоянно регулируемым флегмовым числом и с постоянным (5). Результат примерно такой. Если я держу максимальной флегмовое число - я выигрываю в скорости (меньше 10%) но проигрываю в качестве (часть голов попадает в продукт). Но это отдельный и долгий разговор.

Тут есть еще немало тонкостей. Есть запаздывание выхода относительно температуры в дефлегматоре за счет объема системы отбора. Поэтому когда термометр "поплыл" еще некоторое время идет нормальный спирт.

Хвосты (при плохом спирте) начинают идти до повышения температуры и их не поймать ни по температуре в дефлегматоре ни по температуре колонны. Оценить момент их появления можно только по температуре в баке.

И т.д. и т.п.

Как видишь, я вообще обхожусь без программы. Программа меня зовет когда температура в баке становится больше 98 *С, чтобы я начал нюхать результат и вовремя поймал хвосты. Или в "странном" случае если скакнула температура в дефлегматоре.

Ни голов ни хвостов (первых, противных) ты не возьмешь по температуре. Все равно нужен оператор.

А тот алгоритм, который ты описал, будет работать гораздо хуже. И он не определяет времени окончания отбора. Но это отдельная дискуссия. Ее лучше вынести в отдельный раздел.

Ты, в принципе, все говоришь правильно. Но отбор не нужно увеличивать, его нужно поддерживать на соответствующем уровне. И это можно сделать даже на твоем оборудовании, но вот программку нужно будет написать, TimeKeeper этого не поддерживает.

Кстати, ты ведь уже хорошо освоил Бэйсик, тебе это вполне по силам. Я думаю, что сейчас ты уже сможешь считать в свою программу данные с термометра. Ну а дальше все просто - управляешь клапаном через один из управляющих сигналов COMа или LPT. Только нужно не открывать/закрывать по температуре, а сделать PWM - держать заданное соотношение времени открытия к времени закрытия с периодом в несколько секунд.

Руди, я не ставлю своей целью склонить тебя к какому-то методу. Ты вправе выбрать наиболее подходящий для тебя способ управления как по сложности реализации, так и по эффективности.

Когда мне было лень изобретать и ваять регулятор отбора, я поступал точно так, как ты поступаешь сейчас - делал заведомо заниженный отбор, получал спирт, а превышение порога температуры в дефлегматоре, свидетельствующее о приходе хвостов, сопровождающееся звуковым сигналом, говорило о конце процесса.

Но с тех пор прошло время, и в поисках повышения эффективности я прошел некоторые шаги.

Сперва я поставил на отбор клапан-отсекатель и устроил "старт-стоп". Звуковой сигнал первратился в ДТМФ и стал останавливать-запускать отбор. При этом без ущерба для качества я смог заметно увеличить производительность. Кроме того, оказалось, что при своевременном уменьшении отбора хвосты вообще не покидают куб, а количество получаемого спирта увеличивается на 10-15%.

Но такой режим работы колонны показался мне не совсем рациональным. Это привело к новому шагу - появилось плавное регулирование отбора в дополнение к старт-стопу. Я сваял винтовой лифт-подъемник, и отбор у меня теперь изменяется программно во всём диапазоне от нуля до 100% по динамике изменения температуры в теле насадки. Устройство готово и ждёт первого использования. Брага уже бродит.

Разумеется, на каждом этапе я получал вполне качественный спирт, и сам не понимаю зачем шел на усложнения. Наверное стоит 100 раз подумать, прежде чем браться за автоматизацию. Но когда очередной шаг сделан и приности результат, ни о чем жалеть не приходится.

Следующий шаг у меня уже намечен. Я буду двигаться в направлении непрерывных систем. Для начала это будет система непрерывной перегонки браги. Хочу максимально снизить время теплового воздействия на брагу.
Затем, набив шишек, займусь непрерывной ректификацией самогона.

Между теми шагами, что я описал, были еще и другие эксперименты, давшие мне немало информации. Наиболее интересные из них - опыты с отбором паровой фазы. Возможно их результаты я использую при создании непрерывных схем.

Руди, поддержание отбора на определенном уровне соответствует постоянному уменьшению флегмового числа. А нам нужно по крайней мере его поддерживать неизменным или даже наоборот - постоянно его увеличивать. Поэтому нужно выбирать одно из двух - либо устанавливать заведомо заниженный отбор, уменьшая производительность системы, либо "крутить отбор".

Перерасчет продолжительности периодов старта и стопа показал, что достаточное флегмовое число для моей колонны в начальный (послеголовый) период ректификации составляет около 2, к моменту отбора половины спирта - 2,5, а после отбора 95% спирта - 4. После этого ФЧ стремительно поднимается и дальнейший отбор можно продолжать если не жалко воды, электроэнергии и времени.

То есть, установив отбор даже не на "5", а на "4", я снижаю производительность системы раза в полтора.

Игорь, флегмовое число относительно. Ты никогда не знаешь сколько у тебя "дикой" флегмы. Если твоя исходная концентрация 40%, то, после выборки 95% спирта, концентрация в баке будет 2% объемных (1.58 масс). Я могу точно сказать, что для идеальной колонны со 100 тарелками минимальное флегмовое число, при котором еще работают все тарелки, будет равно 14 для этой концентрации спирта в баке. При меньшем флегмовом числе часть тарелок перестанет работать. Отсюда ты можешь примерно оценить сколько у тебя "дикой" флегмы. Т.е. в конце отгона, твое реальное флегмовое число больше 14, а не 4, как ты думаешь. Отсюда и неправильная оценка соотношения производительности отбора.

Вот когда я все это посчитал и покрутил реальные параметры своей колонны, я и перешел к перегонке с постоянным флегмовым числом. И результат меня устраивает. Тут есть еще много, маленьких, незаметных хитростей, которые в итоге приводят к хорошему результату. В частности - сильная зависимость числа эквивалентных тарелок от скорости пара и его состава. Т.е. я могу крутить флегмовое число, но выигрыш оказывается весьма невелик, я уже говорил -порядка 10% скорости.

Тут есть и еще одна интересная возможность, связанная с зависимостью эффективности работы насадки от скорости потока. Можно вместо флегмового числа крутить давление в баке. Причем даже нужно, поскольку оптимальный поток пара зависит от концентрации спирта в баке.

Есть и еще один резон - у меня просто нет правильного электромагнитного клапана. Поэтому - приходится крутить ручками. Если бы был - наверное я все-таки вел бы непрерывную коррекцию флегмового числа. Но его величина совершенно строго определяется концентрацией (и, соответственно, температурой) в баке. Поэтому я просто ставил бы нужную величину (предварительно определив количество "дикой" флегмы).

Кстати, еще одно наблюдение. Самый хороший спирт идет ближе к концу перегонки. Причем даже при мизерном флегмовом числе. Это многие отмечали. Возможно, что это связано с улучшением поверхностных свойств насадки после длительного взаимодействия с паром. Может и чем-то еще. И эти нюансы тоже следует учитывать в программе.

Разумеется, на каждом этапе я получал вполне качественный спирт, и сам не понимаю зачем шел на усложнения. Наверное стоит 100 раз подумать, прежде чем браться за автоматизацию. Но когда очередной шаг сделан и приности результат, ни о чем жалеть не приходится.
Игорь, 17 Сент. 08, 16:48

Очень мудрая мысль. Можно обойтись вообще без всего и получать прекрасный результат. Но стремление к совершенству - хуже занозы в заднице. Не дает спокойно жить.

...стремление к совершенству - хуже занозы в заднице. Не дает спокойно жить.Rudy, 17 Сент. 08, 18:41

100%. Увидишь мои извращения с масштабированием на вбасике - поймёшь, что это точно про меня

Ты никогда не знаешь сколько у тебя "дикой" флегмы.

Примерно знаю, считал через теплопотери колонны. Порядка 10% от "культурной". Но тут есть заковыка. Правильная флегма, питающая колонну - чистый спирт, который вскоре испаряется и поддерживает насыщение верхней части колонны. Это насыщение не пускает в эту зону низкокипящие составляющие. В этом назначение флегмы. Дикая флегма не оказывает такого воздействия. Разумеется, при её образовании происходит некоторое насыщение паров, но это "не тот коленкор".

Самый хороший спирт идет ближе к концу перегонки

Да, тоже это заметил и использую. Ion предполагает, что это связано с тем, что мерзкие промежуточные фракции к этому времени уже закончились, а хвостовые еще надёжно удерживаются колонной. Я тоже склоняюсь к такому объяснению этого "феномена".

Примерно знаю, считал через теплопотери колонны. Порядка 10% от "культурной".
Игорь, 17 Сент. 08, 21:55

Игорь, а ты можешь скинуть точные цифры для режима 2%(об) спирта в баке (Ткип=98.11): реальную мощность ТЭНов, точное (твое) флегмовое число, скорость отбора и %спирта в отборе?
При твоих цифрах кое-как работают только 4 тарелки (считал для колонны из 20), причем нормально - только 2. При этом на выходе - 67%(об). Т.е. это уже не колонна.

Привет Игорь!
Про старт- стоп все понял, но остался один не выясненный момент. Почему без компа нельзя использовать эл клапан? После отбора голов устанавливаем температуру отбора на термометре в дефлегматоре и он через реле управляет эл клапаном. Единственное неудобство- к концу отбора реле будет очень часто щелкать(или надо будет уменьшить кол-во отбора), пока температура не станет на 0,1*С постоянно большую чем темп отбора, тогда эл клапан закроется и установку можно отключать, хвосты не пройдут.

Хочу максимально снизить время теплового воздействия на брагу.Игорь, 17 Сент. 08, 16:48

Вакуум!

Когда я считал параметры для Игоря и понял, что так не бывает, у меня придумался главный аргумент супротив любителей термометра в колонне.
Смотрите, что получается. Вы увеличиваете отбор до тех пор, пока не поползла температура в верхней части колонны. Тогда отбор на время прекращается до ее восстановления, затем все повторяется. Но, когда у вас поплыла температура в верхней части колонны, это означает, что нижняя часть уже давно перестала работать! Таким образом, стабилизируя температуру в верхней трети вы используете только треть своей колонны! Все, что ниже - уже не работает. Вот.

Почему без компа нельзя использовать эл клапан?
чак, 17 Сент. 08, 23:57

Потому, что у Игоря цифровой термометр. Его данные без компа или проца не считаешь. Поставишь аналоговый датчик - обойдешься без компа, но схемку прийдется сваять.

Игорь, а ты можешь скинуть точные цифры для режима 2%(об) спирта в баке (Ткип=98.11): реальную мощность ТЭНов, точное (твое) флегмовое число, скорость отбора и %спирта в отборе?Rudy, 17 Сент. 08, 23:27

Это весьма затруднительно, и вот почему.
1. % спирта и температура. Давление в кубе у меня порядка 500-600 мм.в.ст, поэтому я прекращаю отбор спирта при кубовой температуре 101-102^оС. Точно определить остаток я не удосужился и говорю о неизвлекаемых остатках 1-2-3% спирта в кубе, основываясь на расчетах вложенного в куб и отобранного из него спирта. Последнее время я прекращаю отбор при остатке спирта в кубе порядка 5% (по материальному расчету), т.к. дальнейший отбор неэффективен.
2. Реальная мощность ТЭНов. автоматически устанавливается в пределах от 666 до 2000 ватт. К концу ректификации, когда отбор крайне низок, мощность ближе к нижним значениям. Кстати, ты не спросил о теплопотелях куба и колонны. А это весьма весомая величина, по моим прикидкам к концу ректификации она составляет у меня порядка половины мощности ТЭНов. Львиная доля потерь приходится на куб.
3. Флегмовое число. Тайна, покрытая мраком. Устанавливается автоматически. Но оно ровно такое, сколько нужно для того, чтобы количество ступеней разделения давало возможность получать на выходе азеотроп (с точностью, ограниченной дискретностью измерения температуры).
4. Скорость отбора и %спирта в отборе С этим проще. Я забыл, когда последний раз мой спиртометр показывал меньше, чем 97-98%. С учетом температуры это соответствует максимальным концентрациям спирта.
И это неудивительно, ведь метод старт-стопа по двум термодатчикам, который я использовал последнее время, не допускает отбор, пока не произошло насыщение верхней трети колонны спиртом.

При твоих цифрах кое-как работают только 4 тарелки (считал для колонны из 20), причем нормально - только 2. При этом на выходе - 67%(об). Т.е. это уже не колонна.

Не понимаю как можно считать по тарелкам в ситуации, когда высота каждой ступени разделения зависит от величины отбора. А 67% - рассмешил. Для меня то, что ниже 95%, давно уже не спирт.

Я попытался восстановить график своей последней ректификации. Может что-то неточно, но тенденции я попытался сохранить.
Итак, в куб было залито 40 литров самогона крепостью 48%, что соответствует 19,2 литра безводного спирта, или 19,9 литра в пересчете на 96,4%. Суммарный отбор составил 19 литров, значит потери с кубовой жидкостью и на атмосферу составили ок 5%.