Ректификационные колонны (самодельные)

Вот видишь,Kotische, не зря я тебя мучал
По здравому размышлению получается так. При кипении жидкости 40%(84.09*) образуется пар с крепостью 79.25%. Равновесная температура конденсации этого пара в конденсат с той же крепостью - 79.25%.

Если этот пар попадет на поверхность с температурой 84.09*, то на ней может (но не будет) равновесно образовываться/испаряться конденсат с крепостью 40%. Но если температура поверхности будет ниже - крепость конденсата будет повышаться. Так, при температуре поверхности 79.97* - будет полная конденсация пара и равновесным будет конденсат с крепостью, равной крепости пара. А при промежуточной температуре, например 82 градуса, равновесным будет конденсат с крепостью 56.87%, при этом будет конденсироваться только часть пара, а часть пара, уже с равновесной крепостью 82.84%(больше, чем у исходного пара, но меньше чем в паре у конденсата с крепостью 79.25%) будет с этой поверхности испаряться. При уменьшении температуры поверхности ниже 79.97* изменений уже не будет - полная конденсация с крепостью 79.25%. Что-то в таком духе.

равновесно образовываться/испаряться конденсат с крепостьюRudy, 26 Февр. 10, 01:38

Rudy, это всё "сферический конь в вакууме"!!!
Впринципе не возможна ситуация "равновесного состояния" при наличии открытых поверхностей жидкости имеющих разную температуру.
Теоретически должен возникнуть бесконечный поток энергии мгновенно уравновешивающий разность температур (тепловая трубка), как в конденсаторе замкнутом идеальной перемычкой.
Для конденсатора очивидно, что задача физически некорректна.
Для испарения/конденсации это не так очевидно, но это так.
Мы пользуемся упрощенной моделью кипения, которая в данной ситуации лажает, как и в случае с конденсатором...
Тут уже надо существенно уточнять модель, рассматривать плотности паров, коэффициэнты диффузии, строить адиабаты и т.д....

Rudy, не сочти за труд. Ответь на вопрос.
Условия - простая перегонка.
Пар выводится из куба сразу после испарения, а дистилят выводится из холодильника сразу после конденсации.
Если в этих условиях в зоне конденсации температура составляет 96 градусов, какую максимальную крепость может иметь выводимый дистиллят?

Да нет, тут смотри как можно сказать. Есть поверхность Т=82*. Мимо нее пролетает пар с Т=84.09*. Эта поверхность конденсирует часть пара и "отхватывает" от него воды - побольше, спирта - поменьше. Остаток пара пролетает дальше, но его стало меньше, а процент спирта в нем стал повыше - 82.84. То, что село на поверхность - так и осталось - 56.87%, 82*.

Игорь, если температура поверхности дефлегматора поддерживается на уровне 96* и есть время для термализации, то крепость конденсата будет 4.73%.
Т.е. именно крепость конденсата и определится температурой поверхности дефлегматора. Конденсат с большей крепостью (более низкой температурой кипения) просто испарится с этой поверхности.

Спор возник после утверждения

..при 96*С в зоне конденсации, из дистиллятора уже течёт 40%.AlexB, 25 Февр. 10, 11:57

и моего протеста

При кубовой крепости 5%  температура кипения составляет 96 градусов, а крепость пара, когда его отведешь и сконденсируешь, - 40%. Но температура 96 градусов будет только в жидкости и в паре прямо над ней. В зоне конденсации температура будет ниже - примерно 84 градуса.Игорь, 25 Февр. 10, 13:02

Спасибо, Rudy, что помог поставить точку в этом давнем споре.

В какой-то момент есть пар с мгновенной температурой 96*С и мгновенной крепостью 40%. Простой вопрос: какова мгновенная крепость конденсата в зоне конденсации, т.е. в граничной зоне с более холодной поверхностью? Простой ответ: 40%.AlexB, 26 Февр. 10, 02:13

Разумеется. Если в кубике пара было 40% спирта, столько же его будет и в конденсате. Но при чем здесь температура? Пар с крепостью 40% можно нагреть хоть до 100 градусов - что от этого изменится? Он же не потеряет от этого спирта и не станет водой.

40%-ный пар может иметь любую температуру, которая выше температуры его конденсации и ниже точки термического распада.

40%-ный пар может иметь любую температуру, которая выше температуры его конденсации и ниже точки термического распада.Игорь, 26 Февр. 10, 02:21

но после начала распада конденсации он не сконденсируется весь разом, а начнет подстраивать крепость конденсата и парообразного остатка под температуру холодильника.

Kotische, ощути процесс.
10 литров конденсата в час. 3,5 грамма в секунду. 2,2 литра в секунду. Диаметр трубки 15 мм. Скорость влёта 120 м/с.
Через 5-10 сантиметров пролета весь пар сконденсирован. Грубо говоря, частичка пара пребывает в зоне конденсации 4-8 тысячных секунды. Как пар сможет подстраивать крепость конденсата, если конденсат отводится, а не накапливается, а конденсация происходит мгновенно и полностью?

Похоже, что ты соришь ради спора.
Будь любезен, изложи свою точку зрения. Если конденсат в таких условиях вытекает с крепостью 40 градусов, какая температура пара в зоне конденсации?
Или наоборот - если температура 96 градусов, какой крепости конденсат вытекает?

Один про Хому, другой про Ярому.AlexB, 26 Февр. 10, 02:31

Нет-нет. Если 96, то крепость не 40, как утверждаешь ты, а чуть меньше пяти.

Я не теоретизирую, я потратил достаточно много времени, делая замеры температуры пара, и прочувствовал процесс достаточно плотно. То, что вы с Котице утверждаете, абсолютно верно для случая возврата флегмы, когда флегма течет навстречу пару и есть возможность для уравновешивания путём частичного тепломассообмена, когда пар всегда имеет больше спирта, чем флегма.

Дистилляция - совершенно другой процесс. Пар не встречается с конденсатом, а превращается в него полностью.

Игорь, но не забывай - у тебя стенка имеет температуру много ниже 78*. При этом конденсируется все и крепость конденсата равна крепости пара.

Если мы исскуственно перегреем пар хоть до 120* - все равно конденсат будет иметь крепость пара - полная конденсация (если успеет охладится ессно). Т.е. температура пара может быть любой, выше температуры кипения исходного конденсата.

Народ, чем вы страдаете . Дефлегматор обладает лишь некоторой небольшой укрепляющей способностью, зависящей от его геометрического устройства / размеров и температуры поверхности. Подробно у Креля всё описано под названием "парциальная конденсация". Мы же при ректификации рассматриваем идеальные кривые на графике равновесия пар / жидкость. Т.е. - всё, что испарилось - то всё и конденсируется. Ну и температуры кипения там проставлены. Зачем вам эти дебри .

Руди, "Конденсируется всё" - главная характеристика нормальной работы холодильника при дистилляции.
Температура пара может быть выше точки его конденсации, это понятно. Но если не греть специально, его температура на пути от точки испарения до точки конденсации непрерывно падает. Да, нелинейно, но непрерывно и неуклонно падает. На этом пути самая  высокая температура пара соответствует температуре кипения породившей его кубовой жидкости, а самая низкая соответствует температуре кипения жидкости, в которую он превратится. Для 5%-ной кубовой жидкости это достаточно широкий диапазон в 12 градусов.

Еще одно подтверждение того, что при дистилляции термометр в кубе нужно ставить только в зоне жидкости.

Ну и температуры кипения там проставлены. Зачем вам эти дебри .adsh, 26 Февр. 10, 03:16

Нет ясности в том "проставлено". Вот народ и блуждает в тех дебрях, которые проставлены. Кипение есть, конденсации нет. Приходится довольно часто объяснять, что кипение 40%-ной жидкости и конденсация 40%-ного пара происходит при одной и той-же температуре.

adsh, просто у меня этот возник вопрос с отбором голов из паровой фазы. Мне стало интересно, что будет происходить на стенках дефлегматора при снижении потока воды и я стал пытать Котище. А тут тот же вопрос независимо возник. На самом деле оказалось что все очень просто, только дотумкать нужно было. А Креля по каждому поводу читать - неспортивно, это уже самый последний убойный аргумент

Еще одно подтверждение того, что при дистилляции термометр в кубе нужно ставить только в зоне жидкостиИгорь, 26 Февр. 10, 03:27

Это, конечно не совсем так, но смысл в этом есть. Когда термометр стоит в потоке пара, но закреплен на верхней крышке бака то он показывает более низкую температуру (охлаждение от крышки) пока не начнется интенсивное кипение. После этого все становится практически одинаково, но, на начальном этапе, это сильно сбивает с толку, возникает резкий скачек показаний термометра в момент вскипания.

О, Котище, вот тебе и равновесие. Я сохраню в неприкосновенности твой базис.
При кипении пар равновесен с жидкостью, которая его родила, и имеет температуру её кипения.
При конденсации пар равновесен с жидкостью, которую рождает он при конденсации, и имеет температуру её конденсации.

Так как крепость этих двух жидкостей отличаются, эти две температуры неравны.

Руди, говорить о равномерном потоке пара под крышкой куба сложно. Поток имеет почти коническую форму с вершиной у отверстия выхода пара, и зоны у крышки, особо подверженные охлаждению от неё, оказываются вне зоны основного потока пара, но при этом приближены к участкам конденсации на крышке.
Поэтому если ставить термометр в зоне пара, то только в конусе между паровым отверстием и серединой сечения. ИМХО. Но в жидкости проще.

Добавь - при полной конденсации. Как правильно сказал adsh, имеет место еще и парциальная.

У меня термометр стоит чуть сбоку от выхода колонну - чтобы был в потке пара и не заливался флегмой. И все очень точно (после начала кипения). А как ты его в жидкость поместишь? Сверху - от уровня зависеть будет, снизу длинная трубка и неудобно. А ставить сбоку - тоже не очень.

Читал,читал,нихрена не понял. Понимаю,образование не то.
Но вот вам из практики.
СС крепостью з5-40%. Труба 30см с крупной насадкой. Дефлегматор с термометром в дефлегматоре в верху рядом с атмосферной трубкой. Жидкость в кубе кипит.Отбор чисто паровой.
Посредством охлаждающей жидкости в холодильнике дефлегматора устанавливаем температуру в верху дефлегматора 76*.Из трубки парового отбора после прямоточника начинает капать конденсат.Идут головы.При отборе некоторого кол-ва голов интенсивность отбора автоматически снижается и практически прекращается,температура при этом не поднимается выше 78*. Считаем что головы отобрали,начинаем отбирать тело.Устанавливаем температуру выше 78* но не доходящую до 83* и поддерживаем этот коридор,идет конденсат 84%. По мере отбора температура в кубе с 84* поднимается до 96*.Она плавно растет по мере отбора.Температура в дефлегматоре тоже пытается расти но мы ее поддерживаем в пределах 78-83* охлаждением холодильника.Отбор снижается автоматически до 1-2 капель в сек. но крепость составляет 84% то есть не изменяется. При 97* в кубе охлаждающая жидкость практически открыта полностью чтобы поддерживать температуру 78-83*.
Термометр в кубе установлен в паровой зоне.
Вот и делайте выводы что есть что.

На этом пути самая  высокая температура пара соответствует температуре кипения породившей его кубовой жидкости, а самая низкая соответствует температуре кипения жидкости, в которую он превратится.Игорь, 26 Февр. 10, 03:27

Самая холодная  тепература воды в рубашке холодильника.

Приходится довольно часто объяснять, что кипение 40%-ной жидкости и конденсация 40%-ного пара происходит при одной и той-же температуре.Игорь, 26 Февр. 10, 03:27

Это заблуждение, ИМХО.  ;D

На самом деле оказалось что все очень простоRudy, 26 Февр. 10, 03:27

Отнюдь напротив!

как крепость этих двух жидкостей отличаются, эти две температуры неравныИгорь, 26 Февр. 10, 03:37

Вторая жидкость уже совсем не в состоянии равновесия...  :'(

У меня термометр стоит чуть сбоку от выхода колонну - чтобы был в потке пара и не заливался флегмой. И все очень точно (после начала кипения)Rudy, 26 Февр. 10, 04:11

Ещё раз повторяю, имеется зона насыщенного пара. Получаем тепловую трубку. Малейший градиент температуры порождает поток энергии выравнивающий эту разность температур.
Термометр не может показывать температуру больше т.к. он не является источником энергии, и не может показывать меньше, т.к. на нем начнется конденсация и он тут же разогреется.

Ещё раз повторяю, в неравновесной системе понятие температуры трезвычайно сложно, а Вы всё пытаетесь описать его с позиций упрощенной модели кипения.

Руди, вот тебе пример физически некорректной задачи http://forum.ixbt.com/topic.cgi?id=64:1554
Здесь мы имеем то же самое, но все упорно не желают этого признавать  :'(

Во нафлудили-то ...
2 Продюсер:

По поводу не любимых тобой змеевиков даю наводку:
Я в качестве димрота использую гофрированный газовый шланг из нержавейки длиной 1.5 м и диаметром пол дюйма. Ессно с отпиленными гайками, только сам шланг. Достоинства: огромная площадь поверхности за счет того, что гофрированный и легко гнется просто руками.