Dry Gin. Мой блог по ректификации.

Теплоёмкостный ротаметр отбора тела.

Постепенно пришло понимание, как это должно работать.
Ставим трубчатый теплообменник над доохладителем. Он такой же по конструкции, как и доохладитель, но короткий, длина рубашки сантиметров пять. Через рубашку идёт вода на охлаждение дефлегматора. Это важно, потому что нужен большой поток в рубашке. При таком раскладе нам не нужно мерить разницу температур воды между входом и выходом рубашки, достаточно взять температуру в её середине. Этим занимается ТД-3 на рисунке.
Термодатчики ТД-1 и ТД-2 измеряют температуру спирта на входе и на выходе. Вся конструкция облачена в термоизоляцию.

Зная теплоёмкость спирта (точнее околоазеотропа на выходе из колонны) и его теплопотери на пути от ТД-1 к ТД-2, путём несложных расчётов в блоке автоматики (типа простейшей ардуинки) получаем в реальном времени расход. Если немного не попадает в реальный замер с мензуркой и секундомером, значит калибруем, тарируем. Главное - повторяемость результата, которая конвертируется в точность. А в такой конструкции она будет. Ну а разрешающая способность будет зависеть от разрешающей способности термометров.

Не все насосы хорошо переносят высокую температуру по той или иной причине. Но иногда требуется перекачать именно горячую жидкость из точки А в точку Б.

Предлагаю простое решение - рекуперация. Перед подачей в насос жидкость охлаждается, отдавая энергию, а после выхода из насоса нагревается за счёт отданной ранее энергии. Вот так:

Думаю, из рисунка всё понятно. Не благодарите.

осталось только охлаждение подвести)))... в данном варианте это всего лишь замедлитель выхода из строя насоса по причине высокой температуры))

осталось только охлаждение подвести)))bardo, 12 Нояб. 21, 06:17

Достаточно, чтобы система была изначально заполнена холодным носителем. Ну и эффективность теплообменника должна быть достаточной, чтобы успевать охлаждать весь поток. Думаю, КТ сантиметров на 30 вполне справится.

Добавлено через 26мин.:

в данном варианте это всего лишь замедлитель выхода из строя насоса по причине высокой температуры))bardo, 12 Нояб. 21, 06:17

Любой насос даже при комнатной температуре однажды сломается. Надеюсь, ты не подвергаешь сомнению способность схемы поддерживать в точке насоса температуру ниже, чем на входе и на выходе))

Надеюсь, ты не подвергаешь сомнению способность схемы поддерживать в точке насоса температуру ниже, чем на входе и на выходе))Dry Gin, 12 Нояб. 21, 08:47

так можно посчитать....массу железяки...ее теплоемкость...массу жидккости...ее теплоемкость...
разницу температур на старте...
ну и прикинь....когда тепловая энергия жидкости покроет стартовый недогрев железяки...как бык овцу...
ну или попросту погрузи железяку и насос в жидкость в термостате на время перекачки и удивись насколько это охладит жидкость....
«НИЧТО В НИЧТО НЕ ОБРАТИТСЯ...»
закон сохранения энергии никто не отменял еще?)))

так можно посчитать....массу железяки...ее теплоемкость...массу жидккости...ее теплоемкость...
разницу температур на старте...bardo, 12 Нояб. 21, 09:43

Это всё не имеет значения в данной ситуации. Важно только то, что теплопотери в рубашке выше, чем теплопотери во внутренней трубке. Температура в точке насоса будет ВСЕГДА ниже, чем на входе и на выходе теплообменника. А вот на сколько ниже - зависит исключительно от КПД теплообменника. Именно что по Закону сохранения энергии. Например, при КПД=100%, температура в точке насоса будет стремиться к температуре окружающей среды. КПД в свою очередь зависит кроме площади контакта и теплового напора так же от времени контакта. То есть от скорости движения жидкости. Поэтому при недостаточном теплообменнике температура в зоне насоса будет выше расчётной. Но, повторю, ВСЕГДА ниже, чем на входе и выходе.

В реальности КПД теплообменника не будет 100% разумеется. Но в реальности нам ведь и не нужна комнатная температура в насосе. Достаточно снизить её допустим с 90°С до 50. И это уже вполне реальная задача.

КПД в свою очередь зависит кроме площади контакта и теплового напора так же от времени контакта.Dry Gin, 12 Нояб. 21, 10:30

и разницы температур....стремящейся в твоем устройстве к нулю...а без разницы температур никакой теплопередачи не будет вовсе!
Да, первая порция жидкости унесет из системы больше тепла в твоей системе, чем если бы она просто отдала свое тепло той же массе металла...и если бы теплота железяки была соизмерима с теплотой перекачиваемой жидкости....то тогда все бы сработало....
Но!!! уже вторая порция жидкости заходит в более горячую железяку...дельта температур падает вместе с КПД подозреваю даже не линейно...
И в финале...отбросив теплопотери...ты получишь общее снижение температуры жидкости на величину эквивалентную теплоемкости металла*на его массу*дельту стартовых температур.
Теперь возьми теплоемкости металла, жидкости, стартовых температур...сведи в уравнение...и ты узнаешь какой массы должна быть твоя железяка и чтобы пропустить через нее нужную массу жидкости для снижения температуры на нужную величину. Это физика восьмой класс...или типа того...

Но, повторю, ВСЕГДА ниже, чем на входе и выходе.Dry Gin, 12 Нояб. 21, 10:30

Да но эта величина этого НИЖЕ ...будет падать как камень на грешную землю исчезающего теплообмена, в связи с выравниванием температур, и разобъется вдребезги о доступные нам погрешности измерения.

осталось только охлаждение подвести)bardo, 12 Нояб. 21, 06:17

Нацепить на рубашку радиатор и направить в него воздушный поток от задней крыльчатки насоса.

bardo, вот смотри:

Из точки Б идёт холодная вода в точку С. На отрезке БС она нагревается от потока, идущего из точки А в точку Б. А за счёт чего она нагревается? Так ровно за счёт отъёма тепла от потока АБ. Много его отнимется? Зависит от КПД. Плюс небольшой отъём от рубашки в воздух, который не позволит сместить баланс туда, куда ты говоришь. Грубо говоря теплопотери рубашки всегда будут чуть больше теплоприобретения внутренней трубки.

Из точки Б идёт холодная вода в точку СDry Gin, 12 Нояб. 21, 11:52

с точки зрения температуры жидкости в насосе нам точка С по барабану...главное, чтобы в точке Б температура перекачиваемого стремилась к температуре охлаждающей на выходе из теплообменника.

bardo, вот тебе ещё картинка:

И ещё одна:

мне то лично зачем?))) чтоб заткнулся?))

bardo, смотри:

Исполнил из подручных запчастей схемку, сейчас вода вскипит, посмотрим.

Добавлено через 5мин.:

мне то лично зачем?))) чтоб заткнулся?))bardo, 12 Нояб. 21, 14:43

Ни в коем случае. Пытаюсь показать, что ты не прав. Привести теоретические выкладки, прежде чем суровая практика вынесет свой вердикт)))

Итак, в кубе 90°С (Т1).

Термостатируем.
Показания термометров:
2 - А (вход в рубашку теплообменника)
3 - Б (выход из рубашки на насос, возврат во внутренний контур)
4 - С (выход из внутреннего контура теплообменника обратно в куб

Добавлено через 1мин.:

Насос пока выключен. Запускаю его.

Добавлено через 4мин.:

Спустя пару минут:

Добавлено через 3мин.:

Дальше:

Добавлено через 22мин.:

Ещё дальше:

Добавлено через 35мин.:

Итак, прошёл час с момента запуска насоса:

Далее гонять смысла нет. Температуры в точках А, Б и С стабилизировались и стоят как вкопанные.
Точка Б холоднее входа на 19°С, точка С горячее точки Б на 7°С. Сам принцип полностью рабочий, странно, что кто-то в этом сомневался. На практике же нужен более подходящий для этой цели теплообменник. У меня в эксперименте это 1.5" КТ с эффективной длиной теплообменной части 23 сантиметра, с 4 трубками Ф10. Для конденсатора подходит, а для рекуператора явно слабоват.

Добавлено через 1мин.:

Увеличив КПД теплообменника мы снизим температуру точки Б и увеличим температуру точки С.

Добавлено через 1ч. 32мин.:

Забыл упомянуть. Мои замеры состоялись на воде, при производительности насоса примерно 3 л/ч.

а какая температура в помещении?))
как меняется температура помещения?
ты же понимаешь, что при температуре стенок около 70° там аж воздушные потоки будут образовываться...
пусти дымка на свою железяку и посмотри на движуху воздуха...
направь поток вентилятора на железяку и она заработает еще веселее...прикрой тряпкой ... и она притухнет...
железяка работает не из за рекуперации, а из за воздушного охлаждения. Без него будет предсказанная мной история, а с ним, то что ты ожидал.

Добавлено через 4мин.:

вот кстати выруби поток на рекуперацию и просто прогоняй жидкость через железяку...
вот разница этих двух экспериментов и покажет эффективность рекуперации в процессе...

Добавлено через 13мин.:

еще лучше, поставь железяку вертикально и оставь центральную трубу открытой.
И вот увидим что будет эффективней отбирать тепло на стенках внутренней трубки ....обратный поток жидкости с насоса... или воздушный поток комнатного воздуха через ту же трубку...
вангую выйдет то на то....

bardo, вероятно ты прав, если полностью исключить теплопотери с внешней стороны теплообменника, то удержать холодный участок не получится, ну или эффект будет исчезающе мал. Но зачем нам исключать эти теплопотери, если наоборот грамотно их организовав, мы получаем то, что нам требуется - работу насоса на достаточно низкой температуре и при этом возврат жидкости в систему обратно на высокой.

Смотрим ещё раз на мои циферки.
73, 54, 61.
-19+7=-12
То есть во внешнюю среду улетело 12 градусов, а вернулось в систему (рекуперировалось) 7 градусов. И это на простеньком маленьком КТ, не предназначенном для данной задачи. В идеале хотелось бы 90, 50, 80 в точках А, Б и С. При расходе около 10 л/ч. Вполне достижимо, я думаю.

И это на простеньком маленьком КТDry Gin, 13 Нояб. 21, 03:40

а помнишь....я говорил про важность разницы температур? в формуле теплопередачи ее величина эквивалентна массе....а у нас 90°-....ну пусть даже 25° в комнате...а то поди и меньше...
+ к этому...чем интенсивней теплопередача на железяке, тем мощнее образующийся конвекционный поток воздуха ее омывающий...по сути ...получается то же автономное охлаждение из за аховой разницы температур.

Для меня главное в этой схеме не теплопотери, а именно что рекуперация. Мне для своей схемы [Циклическая эпюрация] нужно взять горячее и вернуть горячее. С минимальным тепловым воздействием на насос. Насос будет шестерёнчатый. Осталось подыскать мощный, но малогабаритный противоточный теплообменник. Или сделать такой своими силами.

вон оно чё....
это вот эта странная история сначала все из браги замешать в спирт сырец, а потом решать самостоятельно созданные сложняки?))