Принудительная эмульгация, как способ "турбировать" спиртовую колонну

Коллеги, уж не ругайте, хочу понять физику процесса.
Если понять, что давление обуславливается силой испаряемого пара (что не дает само по себе давления), то столб флегмы (высота ее в колонне или количество ее в колонне как кому нравится) препятствует прохождению пара и чтобы продавить этот столб и образуется давление пара при прохождении. То есть другими словами, чем больше столб флегмы висит в колоне, тем больше необходимо давлению пара пробить его. И в какой то момент данные силы пара и столб жидкости (флегмы) уровновешиваются и стекает в куб,  то, что превышает это давление. Вот надо и найти это равновесие с соблюдением 2 условий- первое, чтобы колонна была полностью заполнена и второе, не перестараться и не выплеснуть в ТСА. То есть момент, когда конденсация пара в ДЭФе  равнялась пробиванию жидкости внизу колонны.
Сам написал и сам перечитав понял, что пишу чушь. Пар как шел так и идет по жидкости вверх. ему усилие не нужно при движении вверх. Давление создает высота подвешенной флегмы в колонне, что давит на объем в кубе. Давление создается в кубе ( или в месте где мы замеряем). Остальное вроде правильно. Найти равновесие , чтобы это давление равнялось объему жидкости в полностью заполненной колонне ( ее массе), то есть силе гравитации ее массы, чтобы пробить данное давление. Так правильно? Странно, что нельзя найти формулу исходя из объема пустоты в колонне. Наверное слишком много переменных. Главное физику процесса я правильно понял?
Теперь по практическому применению.
По своей неправильной работе.
Опять не кидайте тапками. Если теорию я правильно понял, то затопление 20 см насадки сверху создаст небольшое равновесное давление. У меня же было порядка 70-80 мм ртути ( сейчас не помню точно- ноябрь был). Если не выкидывало и было такое давление, как объяснить, что не полностью затоплена царга? Так же как Игорь ты и пишешь, пробовал найти захлеб и убирал 5-10 ватт, чтобы в диоптре виден был лишь прорыв барботажа. Согласен- неправильно, что поставил диоптр над ЦП. потом не стал переделывать. А заужение внизу думаю дал Нижний узел отбора заполненный СПН.
Согласен с Игорем, так делать нельзя. Была неконтролируемая по давлению работа. Давление падало и в конце процесса упало до 40 мм ртути. Думаю, что колонна стала работать на 20-30%.
Теперь про автоматику- ничего не понимаю в приборах, но умеет ли ПИД регулятор поднимать исходно заданное напряжение. Если вначале необходимо подавать одно, то в конце работы необходимо подавать более высокое, чтобы выровнять заданное давление. На видео видно только уменьшение процентов напряжения при установке.

игорь223,

Стабилизатор давления делает следующее — при наборе столба эмульсии достаточной высоты наступает момент равновесия, когда через заужение снова начинает продавливаться ровно то количество вещества (флегмы), которое поступает к нам в колонну из куба (в виде пара).
Равновесие хрупкое — именно поэтому и нужен стабилизатор этого состояния.игорь223, 10 Марта 18, 07:45

Игорь, как узнать в металлической колонне, когда столб эмульсии будет достаточной высоты и ,соответственно наступит равновесие?

Только с помощью диоптра, пока нет достаточной статистики.
Хотя она на самом деле будет несложна.
Скажем сейчас на метре эмульсии давление у меня примерно 5кПа, на 2 метрах что то около 10кПа
Я специально точно не замерял, но думаю что давление должно быть инвариантно относительно диаметра колонны
Вот относительно насадки будут разночтения, вероятно - и то не факт
Но самый безболезненный способ - стекляшка на границе эмульсионного слоя))

игорь223,

Только с помощью диоптра, пока нет достаточной статистики.
Хотя она на самом деле будет несложна.
Скажем сейчас на метре эмульсии давление у меня примерно 5кПа, на 2 метрах что то около 10кПа
Я специально точно не замерял, но думаю что давление должно быть инвариантно относительно диаметра колонны
Вот относительно насадки будут разночтения, вероятно - и то не факт
Но самый безболезненный способ - стекляшка на границе эмульсионного слоя))игорь223, 10 Марта 18, 13:20

Спасибо большое ! Ответ очень информативный,как всегда, пока вопросов нет.

Захлеб в нормальной колонне бывает только и исключительно верхним.игорь223, 10 Марта 18, 07:45

+
Иногда в эмульгации наступает такой момент,когда происходит разрыв  эмульгационного слоя на нижних тарелках,чуть выше от заужения,и эмульсионный слой начинает несколько перемещаться вверх по колонне.
Это происходит либо из-за недостаточного объёма подпирающего пара из испарителя (недостаточная подаваемая мощность),вначале работы эмульгационной колонны.Либо в конце отгона,когда спиртового пара уже недостаточно,для поддержания полного эмульгационного слоя,по всей высоте рк.

А вот для этого и нужна квалификационная царга, работающая в пленочном режиме.
Я бы даже уточнил — обязательна!
)))

игорь223,

А вот для этого и нужна квалификационная царга, работающая в пленочном режиме.
Я бы даже уточнил — обязательна!
)))игорь223, 10 Марта 18, 19:45

Игорь, смотри ,я планирую в ЭМУ  работать с навалками крепостью 95%+ .В этом случае  крепость на провальной тарелке  меняться не должна.Нужна ли в этом случае квалификационная царга? Ответь подробно ,  что думаешь по этому вопросу,пожалуйста.

Добавлено через 3мин.:

игорь223, Правильно думаю, или ошибаюсь?

Навскидку не скажу, а тратить время на размышления лень, извини.
За все десять лет своего хобби ни разу не делал подобного. Думаю, что и не придется — не вижу смысла ВООБЩЕ НИ РАЗУ.
Тпк что не подскажу, к сожалению...

игорь223, игорь223, Спасибо,что ответил.

Правильно ли я понимаю, что систему можно собрать:

1. ПБ.
2. Узел слива НБК, слив с него через гидрозатвор  в ПБ;
3. царга 1 метр с СПН;
4. ЦП;
5. Деф.

 Можно, если слив осуществлять насосом — тогда получишь искуственную и контролируемую эмульгацию

Сегодня запустил новый регулятор давления, на корейце - аутониксе.
Блин, мне понравилось!)))

То есть в серию я запускать бы не стал, не хватает чисто специфического функционала типа входов аварий, внешнего управления и т.п.
Но для нормальной работы в общем годится более чем, в отличие от рекса регулирует, а не имитирует регулировку
Плюс выход можно цеплять сразу на симистор, через моську.
Вот небольшое видео на эту тему


С насосом тоже работает, но вроде есть что улучшить еще маленько, поэтому второе видео покажу завтра-послезавтра, после доработки схемы.
Ну и можно полноценную ректификацию проводить, в общем то)))

Вот текущая схема, она и на двигатель и на тэн

Без двигателя схема такая (пеереключатель "режим" в нижнем положении, а не как на схеме).
То есть сам регулятор - моска - тиристор на радиаторе.
Плюс блок питания на 5В для датчика давления - ВСЕ!)))

Дошли таки руки до полноценной ректификации с принудительной эмульгацией.

Итак, нагнал 40 литров сырца крепостью 50+ процентов, сахарная брага, НБК.
Хотел проуглевать длительно, но забыл))) так и вылил в куб.
Далее все именно так, как описано в ветке
- квалификационная царга с насадкой селианенко 3.5х3.5 (захлеб на 2470-2500Вт)
- эмульгационная царга - в моем случае это полметра стекляшки и ме тр металла диаметром 50мм с насадкой селиваненко 4х4 (захлеб на 2800-2830Вт)
В металле на уровне 200мм от верха вварен штуцер - отсюда буду отбирать тело, выше, оставшиеся 200мм эмульсии - царга пастеризации
- диоптр для развлечения (для наблюдения то бишь)
- дефлегматор

Собственно, все это есть в видосе


В первый день провел "пристрелку" - проверил долгосрочно работу на себя, и регуляцию эмульгации (все естественно работает) - 7.2кПа четко ниже верхнего среза, 7.3 - редкие выбросы капель выше насадки, 7.4 - несколько сантиметров выше путанки
Заодно отобрал немного голов.
Сегодня отобрал головы, общий обьем около литра и начал отбирать тело
Сначала на скорости 1.2лчас, потом перешел на 1.8литрачас
Померял крепость пикнометром - получил 97.5% ))) правда торопился, гдето что то не так взвесил, наверное.
Перемеряю уже после того, как отберу весь спирт, среднюю крепость.
Пока отобрал 7 литров спирта - наверное на ночь остановлю отбор, закончу завтра


Добавлено через 1мин.:

Да, вот схема регулятора давления, который я применяю нынче

Все номиналы указаны на схеме

игорь223, У тебя раньше эмульгация создавалась за счет полупровальной тарелки.А сейчас за счет более мелкой насадки в квалификационной царге. Какой из вариантов тебе больше понравился? Какой лучше?

mr.shpetny, на самом деле это одно и тоже)))

Можно просто насыпать 20 см насадки, опустить в царгу бублик из металла (заужение сечения) и дальше насыпать ту же насадку...неважна конкретика, важен принцип! Если ты вызываешь задержку стоку флегмы в нижней части колонны, а не сверху — внутри колонны образуется слой(столб) эмульсии

Отобрал вчера примерно 10 литров спирта.
Померял сейчас крепость этих литров, очень тщательно. Пикнометр показал 08.041 что соответствует примерно 96.8
Нагрев без учета теплопотерь 2500Вт, отбор 1800мл\час
С учетом того, что бутыль со спиртом стояла всю ночь без крышки - вполне себе результат, я считаю)))

Сейчас отбираю оставшийся спирт, вяло размышляю - может уменьшить отбор до 1200мл\час и посмотреть на крепость.
С другой стороны - зачем? и так понятно, что разделение прилично улучшилось...

Важный момент, пока не осмысливаю до конца, но хочу зафиксировать свои наблюдения.

Так вот,
1. мощность, подаваемая в куб на терминальной стадии процесса, потихоньку росла (почему, я пока не понимаю, видимо придется повторить ректификацию более внимательно следя за этим параметром)
2. В районе кубовой спиртуозности, близкой к нулю, мощность достигла захлебной для царги пастеризации (2850Вт) и начался классический верхний захлеб
3. В этот момент я перешел на стабилизацию мощности, отбор продолжался в номинальном режиме
4. Давление начало падать (тут как раз понятно, отчего)
5. Колонна через 10 минут вышла из эмульгирования, давление упало с 720 попугаев до 390 и в этот момент колонна встала на стоп по Тниза

Две догадки
А) возможно просто совпало (подбор насадкок с захлебом 2500 и 2850Вт) что верхний захлеб начался при полностью осушенном кубе, возможно нет — проверить!

Б) по достижению предельной мощности и началу падения давления в царге (вариант — при падении давления на ХХ процентов) видимо можно без термометра диагностировать завершение работы


Добавлено через 2ч. 24мин.:

Ага, разобрался немного)))
Мощность на тэнах зависит от отбора...собственно тут все просто:

Пока мы работаем на себя, и отбора нет, необходимо лишь поддерживать равенство слива и подачи вещества в/из куба в колонну
Для удержания определенного столба и нужна определенная мощность.

Когда же мы отбираем спирт, нам нужно не только удерживать высоту столба, но и компенсировать расход спирта вовне колонны, генерируя дополнительный обьем испаряемого спирта

Далее — чем ниже спиртуозность в кубе, тем большую мощность нужно вдувать, чтобы необходимое количество спирта вылетало в единицу времени из куба.

Отсюда вывод — нижняя насадка (либо заужение на ней) должна подбираться определенным образом, чтобы к концу процесса не захлебнуть верхнюю — займусь на неделе подсчетом и проверкой!)))

Соответственно, тогда безусловно сработает и вторая половина моей сегодняшней «теории» — к тому моменту, как мощность достигнет своего предела (ограничить электроникой ниже верхнего захлеба) — тогда начнет снижаться давление в системе
И, если параметры квалификационной царги будут подобраны правильно (а они естественно будут подобраны правильно))) тогда это снижение послужит командой для окончания процесса; без применения термометрии!
)))

игорь223,

Отсюда вывод — нижняя насадка (либо заужение на ней) должна подбираться определенным образом, чтобы к концу процесса не захлебнуть верхнюю — займусь на неделе подсчетом и проверкой!)игорь223, 24 Марта 18, 12:11

О чем я тебя и спрашивал выше.А ты написал.

Можно просто насыпать 20 см насадки, опустить в царгу бублик из металла (заужение сечения) и дальше насыпать ту же насадку...неважна конкретика, важен принцип! Если ты вызываешь задержку стоку флегмы в нижней части колонны, а не сверху — внутри колонны образуется слой(столб) эмульсииигорь223, 23 Марта 18, 20:39

Я уже до этого сам дошел потом,что надо подбирать это заужение  и подходит не любое а определенное:Когда я, с твоей подачи, начал эксперементировать с полупровальной тарелкой,конечно я посчитал сечение ,скорость пара,мощность.Но ,все равно сделал из фторпласта 7 тарелок с разными диаметрами отверстий на них и разными сечениями. Стал пробовать и в итоге нашел под свою колонну идеальный вариант,испытывал, правда, пока на воде ,но очень все согласовалось.Что интересно,3 тарелки были с одинаковым сечением,но с разным диаметром и соответственно разным количеством отверстий. Все три работали по разному.И выбрал я одну, работа  которой меня полностью устроила.Так что ты абсолютно прав

Отсюда вывод — нижняя насадка (либо заужение на ней) должна подбираться определенным образом, чтобы к концу процесса не захлебнуть верхнюю — займусь на неделе подсчетом и проверкой!)))игорь223, 24 Марта 18, 12:11

И вообще, спасибо за помощь!


Добавлено через 5мин.:

Так что важно не только сечение заужения,а и как оно организовано.

Так что важно не только сечение заужения,а и как оно организовано.mr.shpetny, 24 Марта 18, 20:58

стопроцентно — полдня сегодня игрался! Офигел, как тонкое (по высоте) перекрытие сечения в среде насадки ВООБЩЕ не оказывает сопротивления току флегмы в противотоке пара

Ты сообразил, как это обьясняется? Я почти час размышлял, пока не дошло)))