Мифы и легенды о переохлажденной флегме (видео).

Если увеличивать расход плавно, в течении нескольких минут, ничего не меняется, только вода на выходе из литрового термоса шпарит  холодная.Миш, 09 Янв. 11, 15:22

и сколько спирта конденсируется в дефлегматоре??  какова его температура??
имею в виду - какова разница в количестве.

до условного переохлаждения - и при форсированном охлаждении.

и сколько спирта конденсируется в дефлегматоре??  какова его температура??
имею в виду - какова разница в количестве.

до условного переохлаждения - и при форсированном охлаждении.

Zapal, 09 Янв. 11, 15:36

В дефлегматоре у меня вообще термометра нет! Буду ставить позже,когда клапан самодельный доделаю.
Стоит в 3\4 колонны. При медленном изменении потока температура здесь не меняется
Количество - не знаю, честно, стекла нет, но думаю, что в дефлегматоре сначала такое же, но при резком охлаждении в верхнем слое остывшей от холодной флегмы насадки происходит дополнительная конденсация -> пробка -> захлеб. Отбор при медленном изменении потока я оставлял постоянным -1,2л.ч
Я не пробовал на меньшей мощности - тогда захлеба не будет и переохлажденная флегма - мимолетное явление.

.....наткнулся на некоторые нестыковки..........погорячился Игорь.........ошибся ровно в тысячу раз.......0,6 * на тысячу раз = 600 грамм конденсата........заставляющая считаться с собой. Zapal, 08 Янв. 11, 19:57

Zapal своим постом поджег желание почитать и посчитать как Игорь:

Поясняю: истекающая из дефлегматора флегма (а именно в этом месте мы делаем отбор продукта? да?) должна соответствовать по температуре отбираемой фракции продукта (ну, +/- доли градуса)...............Иначе, как ты справедливо заметил: либо теряем часть колонны, либо – конкретный захлёб.Vlad, 21 Мая 08, 00:15

Давай уточнять........в первом приближении ........количество....
Удельная теплоёмкость спирта - 2,39 Дж/кгoC. Для нагрева 1 кг спирта на 20oC израсходуется примерно 50 джоулей тепла. Какое количество пара сконденсируется, отдав это количество тепла? Смешно сказать.  Удельная теплота парообразования - 840000 Дж/кг. 50:840000=0,6 грамма. Итак, переохлаждение 1 килограмма флегмы на 20 градусов приведет к тому, что в дефлегматор не дойдет 0,6 грамма спирта. Игорь, 21 Мая 08, 04:00

Дублирую:
2390Дж/кг*С х1кг х 20*С = 50000Дж/кг
50000Дж/кг : 840000Дж/кг = 0,06кг = 60гр. спирта  ( не 0,6гр. Игоря  и не 600 Zapalа )

Кто правее?

Еще посчитаю пример, предложенный Игорем:

Давай посчитаем.
Предположим невероятный вариант, что мы переохлаждаем флегму на 60 градусов - до 20-ти. При мощности примерно 900 ватт в час в дефлегматор приходит килограмм спирта, 200 грамм мы забираем, а 800 отдаём обратно. И поднимающийся пар вынужден нагреть её на 60 градусов чтобы скомпенсировать переохлаждение. Некоторая часть пара сконденсируется, но какая?
Чтобы нагреть 800 грамм пара в час на 60 градусов нужно потратить тепла
Q= CMdT = 2390 Дж/(кг°С) х 0,8 кг х 60 °С = 115000 Дж в час, или 32 джоуля в секунду. Это 32 ватта, или всего 3 процента той мощности(900 ватт), которую поднимающийся пар отдает при конденсации. То есть только 3.5% пара сконденсируется на подходах в дефлегматору при таком сильном переохлаждении флегмы. Это такой мизер, что и говорить о нём не стоит. Особенно если учесть, что такого переохлаждения не бывает. Фактически переохлаждение составляет не больше 20 градусов, а это всего 1% преждевременной конденсации.
То есть, переходя к твоим аналогиям про душ, это не ведро холодной воды на голову, а несколько капель холодной воды, добавленных в поток горячей.  Игорь, 20 Дек. 09, 05:48

Так как большинство форумчан на выходе из дефлегматора держат воду около 60°С,

Фактически переохлаждение составляет не больше 20 градусов…….

то посчитаем с этой цифрой….
В сети нашел:
Физический смысл удельной теплоемкости вещества: равна количеству теплоты, необходимому для нагревания единицы массы вещества на один градус Цельсия

Чтобы нагреть 800 грамм спирта в час на 20 градусов нужно потратить тепла:
Qнагрев=2390Дж/кг°С х 0,8кг х 20 = 38240Дж или 11Вт.

Физический смысл удельной теплоты парообразования: величина, равная количеству теплоты, необходимому для превращения в пар единицы массы жидкости, находящейся при температуре кипения.

Чтобы испарить 800 грамм спирта в час нужно потратить тепла:
Q испар= Lm = 840000 Дж/кг°С х 0,8кг =672000Дж или 187Вт.

Итого: 11+187=198 Вт.

При мощности примерно 900 ватт в час в дефлегматор........

То есть, переохлажденная  на 20°С флегма забирает приблизительно 22% от мощности тенов...... на сколько низко она опускается.......сколько Теор. Тарелок выключает......
датчики температуры стоят на 2/3 от низа колонны и ниже......не доходит...?

Переохлаждение флегмы не отнимает ни ватта от мощности ТЭНов.

И влияние переохлаждния распространяется вниз не более чем на 1 (прописью - одну)  ТТ, ведь ТТ - это зона где успевает произойти полный тепломассообмен. Все переохлаждение будет (в пределах одной ТТ)скомпенсировано поступающим снизу паром, т.е. какая-то часть его (порядка 5% при охлаждении на 20*С) будет сконденсирована и этот конденсат просто добавится к стекающей из дефлегматора флегме, т.е. результатом станет некоторое (порядка 5%) увеличение ФЧ. Для полной компенсации этого увеличения ФЧ, достаточно соответственно (на те же 5%) снизить ФЧ в отборе из дефлегматора.

Приближенный расчет.
При 1 кВт в баке (нет теплопотерь) с дефлегматора стекает 1.29 мл/сек 96% спирта, при ФЧ=3 в колонну возвращается  0.97 мл/сек. В этом объеме 0.735 г спирта и 0.0482 г воды (общая масса=0.7832г, пересчитано к 20*). Поскольку теплоемкость спирта 2.38 Дж/г/К, а теплоемкость воды 4.18 Дж/г/К, то охлаждение этой массы на 20*С отнимет
20*(0.735*2.38 + 0.0482*4.18)=39 дж энергии.

Поскольку теплота конденсации спирта 841.5468 дж/г, воды 2256 дж/г, то для компенсации этой энергии потребуется сконденсировать
39/(0.0616*2256 + 0.9384*841.5468)= 0.042 грамма пара с концентрацией 93.84 %масс (96%об).

Т.е. для нагрева охлажденной флегмы обратно потребовалось образовать чуть больше 5% от возвращаемого конденсата (сконденсировать соответствующее количество пара). Это легко компенсируется снижением ФЧ на ту же величину, т.е. с 3 до 2.85. При этом поток флегмы ниже верхней тарелки будет такой же, как и без охлаждения. Вот и все влияние переохлаждения флегмы на 20*.

Причем, на самом деле, работа верхней тарелки тоже практически не изменится, но вот это уже объяснять гораздо труднее, да и не нужно.

Кому не лень, проверьте цифры, считал на ходу.

Решил посчитать, сколько надо энергии, чтобы нагреть ( с 20*С до 100*С ) и
выпарить 1 кг. СС ( 0,4 кг. спирта и 0,6 кг воды ):

Qнагр. = сm (t2- t1),
Где  с – удельная теплоемкость вещества
         m– еденица массы вещества
Qнагр.спирт= 2390 х 0,4 х 80 =76480Дж = 21Вт*ч
Qнагр.вода = 4180 х 0,6 х 80 =201000Дж = 56Вт*ч

Qпарообразования = Lm
где L — удельная теплота парообразования (табличная величина)
Qиспар.спирт= 840000 х 0,4 =336000Дж = 93Вт*ч
Qиспар.вода = 2250000 х 0,6 =1350000Дж = 375Вт*ч

Итого = 545Вт.*ч.  Кажется маловато….такие подсчеты – первый раз.

ЗЫ:
Пробежался по инету....вот, нашел:

Чтобы испарить воду, уже нагретую до 100°С, требуется вшестеро больше количества теплоты, чем для нагрева этой же массы воды на 80°С (от 20 до 100°С).
На многих металлургических производствах Донбасса в качестве охладителя используют не холодную воду, а кипяток. Охлаждение идет за счет использования теплоты парообразования – эффективность процесса повышается в несколько раз, к тому же отпадает надобность в сооружении громоздких градирен.

Проверим:
Qиспар.вода=1350000Дж : Qнагр.вода=201000Дж = 6,7 раза.

Для работы колонны, у которой автоматика работает от датчика давления в кубе или где то по высоте колонны (1\2 или 1\3) - перегрев флегмы принципиально никаких осложнений не вызывает.
За исключением одного - на режиме колонны которая работает в предзахлебной состоянии возможено что переохлаждение флегмы может спровоцировать верхний захлеб. в точке слива флегмы в колонну.

поскольку у меня новый плоский дефлегматор - я прослушиваю колонну на звук - акустика обалдеть.
когда я специально переохлаждал флегму - то под дефлегматором раздается звук похожий на полоскание горла.
и слышно как эту жидкостную пробку периодически забрасывает обратно в дефлегматор.

это в общем не страшно - и не доставляет никаих принципиальных хлопот.
Но в некоторых случаях с проблемой переохлаждения следует обязательно считаться.

это случай как например с вариантом контроля давления на дроссельной шайбе - под дефлегматором.
этот способ вполне работоспособен, и я его уже полгода пользую.
слив переохлажденной флегмы (особенно когда в водяной сети падает давление - и температура флегмы нестабильна и постоянно меняется) я назвал эту вещь плавающей - но народ взвыл, это сложно для понимания.
слив такой флегмы с плавающей температурой - приводит к плавающему объему пара поступившео в дефлегматор.
автоматика колонны - не способна справится с таким количеством неизвестных факторов.

Есть еще один способ регулировки мощности колонны - это контроль объема возвращаемой флегмы.
который тоже требует пристального внимания - по контролю за температурой флегмы.
я его вполне успешно решил - но этот вариант сложноват для обывателя. пропустим его.

Итог.
Теперь выяснилось - что концепции форума о необходимости постройки громоздких змеевиков (дефлегматоров), или прочих конструкций, где главная концепция была цель - не дать переохладится флегме,  безнадежно устарели.
особенно это относится к примитивным холодильникам Димрота (да и не только им) - а всем дефлегматорам устанавливаемых вертикально, и только бесполезно отнимающие полезную высоту насадки.
Пришло время малогабаритных, компактных холодильников.

Я перехожу на плоские спиральные холодильники (спираль Архимеда) - на днях вот закончу еще один вариант.
5-и сантиметровый по высоте и почти любой разумной мощности - применяемемой для ректификации и дистилляции на форуме.

других альтернативных и  более компактных колодильников -  я пока не вижу. ИМХО

Привет Zapal, рад тебя слышать.Оказывается частое освобождение от мозгов снизу(что ты надеюсь с успехом использовал в отпуске),значительно помогает мыслительному процессу и боевому духу,в чем я и убедился.
Наконец наладили связь и появился интернет.Набрел на эту интересную и веселую тему.
Если можно,один пример с флегмой.
Как вы знаете я использую постоянный паровой отбор голов,это значит что у меня флегма выходит из дефлегматора максимальной температуры.Так вот один раз,где то в средине первой ректификации я решил убрать постоянный паровой отбор,то есть охладить флегму в дефлегматоре до 60-65 градусов,что и сделал.У меня задействован старт стоп по датчику в 1/3 колонны.По прошествии какого то времени сработал старт стоп и отбор прекратился,хотя по всем прикидкам он не должен был сработать на этом этапе ректификации.Удивился и восстановил максимальную температуру флегмы,больше ничего не меняя. По прошествии небольшого времени(несколько минут)температура в 1/3 снизилась до своего обычного значения и было отобрано еще несколько литров спирта без срабатывания старт стопа.
Добавлю,температура под дефлегматором и в 2/3 колонны (там стоят датчики чисто для контроля) не изменялась.Точность 0.1 градуса.В 1/3 температура из за холодной флегмы изменилась на 0.5 градуса в большую сторону(предельная температура срабатывания старт стопа).
Вот такие приколы.Эту зависимость я проверял еще раз,все подтвердилось.
Ваши выводы господа,со своей версией я погожу.

Салют Миша!  Я не смог вникнуть в глубины танственных процессов парового отбора.
Поскольку не вижу смысла тратить время на паровой отбор - когда есть более простые и гарантированные способы отбора голов, например эпюрационный. ИМХО.

Но речь не об этом - я кратко подводил свое выше лежащее выступление к тому - что эпохе громоздких, вертикально расположенных холодильников пришел конец.
поскольку они с точки зрения эффективности колонны - безмысленные затраты высоты колонны, и материалов.
поскольку тот же самый результат можно получить с более простыми, дешевыми и компактными дефлегматорами,
у которых нет необходимости в лишних витках медной трубки. как например у вертикально расположенного Димрота.
его вполне можно расположить горизонтально - при этом резко упрощается конструкция узла отбора,, расход меди и вес всей конструкции.
так же отпадает необходимость лепить кучу перегородочек.

А вместо этого можно наростить полезную высоту колонны - за счет выигрыша по высоте компактного дефлегматора.

Если охлаждение дефлегматора (сверх необходимого) влияет на работу колонны (захлебы, бульканья и т.п.) это значит, что есть дефекты в конструкции.

Например такие - при изменении охлаждения изменяются зоны конденсации на поверхности дефлегматора и это приводит к изменению точек, с которых капает конденсат. Замечу, что общий объем конденсата не изменяется (не рассматриваем паровой отбор голов).

При этом могут изменяться точки возврата флегмы в колонну, изменяться ФЧ (часть флегмы начинает пролетать мимо узла сбора, прямо в колонну), возможно пузырение в зоне трубки сбора конденсата и т.п.

В правильной конструкции дефлегматора таких эффектов быть не должно, точнее они весьма малы и, практически, незаметны. В своих дефлегматорах проверял это неоднократно.

Zapal, о плоском дефлегматоре я писал и испытывал его.[Плоский дефлегматор с функцией пропаривания и отбора голов по паровой фазе.] Но что то не понравилось,сейчас уже не помню что.Возвращаться не хочется.Вроде были проблемы конструктивные с возвратом флегмы.Сейчас много вариантов заниженных дефлегматоров,некоторые довольно удачные,та же "голова Никсона",наклонный дефлегматор.
Ты пишешь

Я не смог вникнуть в глубины танственных процессов парового отбора.Zapal, 11 Янв. 11, 17:30

а ты не вникай.В начале ректификации возьми краник регулировки воды в охлаждении дефлегматора в руки и сдлай так чтобы из атмосферной трубки пошел небольшой парок и понюхай его.Тебе станет все ясно без всякого вникания.
По поводу горячей или холодной флегмы.Это не праздный вопрос и его ИМХО следует внимательно рассмотреть так как от этого зависит производительность колонны,уменьшение возврата спирта в куб,большая эффективность наполняемости колонны спиртом.Практические примеры это доказывают.Температура флегмы по моим прикидкам должна быть в пределах 75 градусов или выше.Температура 65 градусов уже низкая и наступают изменения в призводительности о которых я писал.

Температура флегмы по моим прикидкам должна быть в пределах 75 градусов или выше.Температура 65 градусов уже низкая и наступают изменения в призводительности о которых я писал.
Михаил0501, 12 Янв. 11, 06:16

Так практика показала, что при всем желании опустить её ниже 75 не получается
См. первый пост

РS.
Может это индивидуальные особенности аппарата

Moto, я измеряю температуру пара на выходе из атмосферной трубки дефлегматора при постоянном паровом отборе голов.Она очень сильно колеблется в зависимости от изменения охлаждения дефлегматора и все изменения происходят при колебании этих температур.О температуре флегмы я предполагаю так как измерять ее у меня нет возможности.Да и проводить эксперименты нет желания,просто я знаю и убедился на практике что при температуре в дефлегматоре при паровом отборе колонна работает в более интенсивном режиме.Хотите верьте,хотите нет,это ваши проблемы.Доказывать я ничего не собираюсь,надоело.

Moto, я измеряю температуру пара на выходе из атмосферной трубки дефлегматора при постоянном паровом отборе голов.Она очень сильно колеблется в зависимости от изменения охлаждения дефлегматора и все изменения происходят при колебании этих температур.
Михаил0501, 12 Янв. 11, 08:34

Дык кто жеш за пар спорит, ежели его весь сконденсировать, тогда и температуры никакой не будет, но эта уже песня из другой оперы

Нашел эскиз дефлегматора отдающего флегму при температуре кипения, используеться в холодильной технике. Попробую набросать эскиз.
Занялся энергосбережением - рассматриваю различные схемы. Переохлажденная флегма как фактор влияющий на энергосбережение.

но эта уже песня из другой оперыMoto, 12 Янв. 11, 08:50

Видишь ли,опера то у нас одна-получение побыстрее и почище продукта.

Видишь ли,опера то у нас одна-получение побыстрее и почище продукта.
Михаил0501, 12 Янв. 11, 11:00

Ну хорошо, хорошо, опера одна, но инструменты-то разные, у кого кларнет, у кого тромбон

Rudy, я вот так тебя прочитал:

Переохлаждение флегмы не отнимает ни ватта от мощности ТЭНов. Rudy, 11 Янв. 11, 02:18

Приближенный расчет:

При 1 кВт в баке (нет теплопотерь) с дефлегматора стекает 1.29 мл/сек 96% спирта, при ФЧ=3 в колонну возвращается  0.97 мл/сек. В этом объеме 0.735 г спирта и 0.0482 г воды (общая масса=0.7832г, пересчитано к 20*). Поскольку теплоемкость спирта 2.38 Дж/г/К, а теплоемкость воды 4.18 Дж/г/К, то охлаждение этой массы на 20*С отнимет
20*(0.735*2.38 + 0.0482*4.18)=39 дж энергии.

Это 39 Вт*ч или 4% от мощности ТЭНа.

… ТТ - это зона где успевает произойти полный тепломассообмен

Т.к. высота и количество ТТарелок  зависит от многих факторов и может меняться в процессе ректификации, то, например, при начавшемся в середине ректификации плавном переохлаждении…

 … Все переохлаждение будет (в пределах одной ТТ) скомпенсировано поступающим снизу паром…

 т.е. верхняя тарелка успеет нагреть и выпарить перохлажденную флегму при этом , например, увеличив свою высоту на 4%.
Если колона работает в предзахлебе, то верхняя тарелка не успеет нагреть и выпарить перохлажденную флегму и может развиться захлеб…

…но при резком охлаждении в верхнем слое остывшей от холодной флегмы насадки происходит дополнительная конденсация -> пробка -> захлеб. Миш, 09 Янв. 11, 16:31

Типа, вывод:
--- на орошение насадки флегма должна поступать с температурой, скажем, на 0,1*С ниже температуры кипения спирта.
--- пока проще орошать переохлажденной флегмой......

С увеличением потока охлаждающей воды в дефлегматоре всего-навсего  в конденсации будет задействована меньшая высота его поверхности. И никакого "переохлаждения" флемгы. Миш, 09 Янв. 11, 13:26

Миш, я не согласен : http://www.xumuk.ru/bse/1341.html

Скорость поверхностной конденсации тем выше, чем ниже температура поверхности по сравнению с температурой насыщения пара при заданном давлении.

А  температура флегмы зависит от времени контакта флегмы с «переохлажденной» поверхностью дефлегматора. Чем дольше – тем холоднее. Пока добежит до насадки - "замерзнет"  ;D

Просто лишний расход воды.

Воды и электричества.

Немного не так. Переохлаждение флегмы практически полностью эквивалентно соответствующему увеличению ФЧ.

Т.е., если мы охладили флегму с дефлегматора на 20 градусов, то эффективное ФЧ для первой тарелки вырастет на 4%(грубо) по отношению к неохлажденной флегме. Это произойдет из-за того, что к флегме, сконденсированной в дефлегматоре и возвращенной на тарелку, добавится еще 4% флегмы, которая образуется на самой тарелке из поступающего на нее пара. Никакого (практически) увеличения высоты ТТ не произойдет, просто поток пара, идущий с нее на дефлегматор, снизится на эти 4%.

Для полной компенсации такого переохлаждения достаточно снизить ФЧ на 4%, т.е. снизить возврат за счет увеличения отбора. А, поскольку общий поток пара с верхней тарелки на дефлегматор снизится на те же 4%, то величина отбора останется прежней. Т.е., при этом ни мощность нагрева, ни величина отбора не изменятся, но мощность охлаждения дефлегматора снизится на 4% (к ней добавится та мощность, которая охлаждает флегму, суммарная мощность тоже не изменится).

Все пертурбации произойдут только в пределах верхней тарелки, нижние тарелки этого не заметят. А, поскольку изменения малы (4%), то и режим работы верхней тарелки не изменится.

И заметь, что если о переохлаждении заранее известно, то и ФЧ уже снижено на нужную величину, поэтому, на самом деле, верхняя тарелка работает в штатном режиме.

И еще одно. В правильном дефлегматоре сток снизу и пар обдувает именно низ дефлегматора. Если жидкость сконденсировалась выше и, охладившись по дороге, стекла вниз, то она тут же будет нагрета паром строго до его температуры и только потом стечет с дефлегматора. Это весьма наглядно показал эксперимент Мото.

Т.е. в дефлегматоре нормальной конструкции получить переохлаждение очень тяжело. Но в горизонтальных дефлегматорах, флегма стекает вбок и течет по наружной стенке практически не взаимодействуя с паром. Вот тут можно получить любое переохлаждение.

По моему мнению:
Одна тарелка это растояние на котором происходит массобмен (горячаяя флегма и горячий поток пара), это не расстояние на котором нагреватся флегма до температуры кипения.
При поступлении холодной флегмы мы теряем больше чем одну тарелку.

Видел яркий пример в литературе связанный с недогревом браги, так там не происходит догрева на одной или двух тарелках. Попробую найти и выложить скан по этому вопросу.