Сухопарник вихревого типа - Циклон (теоретический рассчёт)

Начало было положено здесь СС и СР. БК и РК. Попытка осмысления (Ответ #32)
Игорь223, можешь поперетаскать оттуда сюда тематические посты, как будет свободная минутка.

Итак, что такое Циклон.

Вот красивая картинка циклона на вики...
Циклон (пылеуловитель)

По данным которые привел Игорь223

Мощность одна - 3500Вт что для разгона, что для работы

Внутренний диаметр трубы 50мм. Расширить можно между горловиной кега и первой царгой в принципе, но не у меня - у меня там скороварка приварена, максимальный внешний габарит 63мм

Высота готовой конструкции 120мм, максимум можно - 160мм, иначе колонна в потолок упрется.игорь223, 22 Дек. 09, 19:02

Попытаемся выполнить примерный рассчёт нашего циклона

Ниже не претендующий на высокую точность рассчёт показывающий какие скорости пара возникают в циклоне, в который подается пар с 3.5кВт-ного парогенератора.

Если диаметр паропровода небольшой, скорости получаются весьма приличными
Если пар с такой охренительной скоростью заставить вращаться по окружности диаметром 5 см,
можно видеть что центробежное ускорение получается очень даже не маленьким, что позволяет надеятся,
что процесс бразгоотделения будет сильно усугублен! 
В дальнейшем я продолжу оценочные рассчёты процессов которые должны происходить в циклоне,
который нам торжественно обещал изготовить наш академик ректификационных технологий. 

Так же скорость ограничена сверху давлением в подающей пар магистрали.
А давление в свою очередь ограничено высотой столба жидкости создающей это давление.

Есть такой интересный закон - Закон Бернулли

который по сути - закон сохранения энергии.
Он показывает как потенциальная энергия покоящихся жидкости/газа трансформируется в кинетическую энергию их движения.

В нашем случае это означает, что для того чтобы разогнать пар до указанной скорости необходимо чтобы к газу перед диффузом было приложено давление не мение указанного в таблице.
Причем это давление создается столбом жидкости в флегмовозвратной трубке идущей от циклона к кубу.
Таким образом, в случае паропровода диаметром 6 мм, циклон должен находиться не мение чем на 40 см выше уровня браги в кубе.

Kotische, черти чертеж - будем готовить.
Только учти, что у меня один раз виноградной отжимкой так забило трубку диаметром 10мм, что куб скакал по полу... Трубку то такую ставить можно, но может на входе сетку какую... хотя сетку тоже забить может влегкую.

Не уловил сути, а пар от чего очищать?
И у циклона, видел столярке, снизу блямба большая есть.

Не уловил сути...mjStorm, 23 Дек. 09, 21:31

Это печально...
Циклон - это сухопарник, соответственно всё что говорилось про сухопарники применимо и сюда.
Но в циклоне, за счёт искуственной гравитации (центробежных сил) осаждение брызг происходить гораздо эффективнее, даже очень мелких.
Это как в сепараторе молочном, так сливки с молока целые сутки надо отстаивать и результат хилый, а в сепараторе несколько секунд и у молока нулевая остаточная жирность.

пар от чего очищать?mjStorm, 23 Дек. 09, 21:31

От пены, брызг и тяжелых фракций.

И у циклона, видел столярке, снизу блямба большая есть.mjStorm, 23 Дек. 09, 21:31

Эта блямба куда опилки ссыпаются - контейнер.
У нас циклон жидкостный, для него это не актуально.

Для того чтобы циклон работал нужен перепад давлений сообщающий пару необходимую скорость.
Этот перепад давлений ограничен высотой высотой подъема циклона над уровнем жидкости в кубе.
Циклон придется задирать высоко ввер, что не всегда удобно.
См рис. слева.

Есть ещё одна супер-идея!
Если внутри циклона разместить турбинку, работающую на перепаде давлений куб-наружа,
которая будет закачивать конденсат обратно в куб, циклон можно располагать существенно ниже.

скорость ограничена сверху давлением в подающей пар магистрали.
А давление в свою очередь ограничено высотой столба жидкости создающей это давление.

...это давление создается столбом жидкости в флегмовозвратной трубке идущей от циклона к кубу.
Kotische, 23 Дек. 09, 17:06

Может, пока не заморачиваться сливом конденсата в куб? Если нет возврата, то скорость может быть какой угодно, и можно посмотреть эффект в чистом виде. А с возвратом пока вообще непонятно: циклон же фактически работает как пульверизатор (водоструйный, в камере создает разряжение

Перепад давлений обычно составляет 10-20мм ртути. И возникает избыточное давление когда колонна смочена уже достточно серьезно избыточной флегмой, то есть - не сразу с момента начала испарения спиртосодержащего пара, а через ХХ минут. Появление же пены вероятнее всего именно вначале процесса. Это при ректификации.
При испольховании бражной колонны из за бедности флегмы давление 1-2мм ртути.
При дистилляции давления избыточного как такового нет совсем.

игорь223, ты не понял. Давление создает сопротивление самого паропровода (диаметр диффузра между паропроводом и циклоном).
Чем меньше диаметр тем больше давление и больше скорость.
Сделав дырочку достаточно маленькой мы получим большую скорость пара и как следствие давление в кубе.

На фото вихревой сухопарник без оттока конденсата в куб, сделанный из стеклянной бутылки.
Ввод пара сделан вдоль стенки.

Да нет, чего тут непонятного. Берем шланг с водой, зажимаем его пальцами посильней - и струей воды обливаем прохожих далеко за палисадником. Эх, детство, детство мое,...
Нам надо получить сужение на входе в царгу, ее малый диаметр дает нам высокие угловые скоростя и центробежные силы - идея понятна. Непонятно про высоту, извини

Непонятно про высоту...игорь223, 24 Дек. 09, 06:27

Если, как советует Литокс, не делать возврат конденсата в куб, то никаких проблем с высотой нет, можно сухопарник (циклон) хоть на пол ставить...
если делать возврат конденсата обратно в куб, начинаются всякие проблемы...
При большом давлении в кубе циклон затопит через конденсатовозвратную трубу.
Чтобы этого избежать нужно задерать циклон как можно выше. Или ставить турбинку, или отказываться от возврата...

Огорчительно, что от Руди не поступает ни предложений, ни конструктивной критики... 
я же в рассчётах мог наврать как нефиг делать... 

При ректификации возврат флегмы есть всегда, предложение отклоняется.
Про давление тоже понятно... о, скоко раз я уже просил, чтобы обьясняли доступными словами...

Итак, мы создаем в кубе некоторое избыточное давление с помощью тонкой трубки подачи пара в основную систему (циклон-колонна) Выплевываясь из трубки, пар вихрится и очищается от тяжелых включений. Давление падает, пар уходит вверх, жидкая фракция остается.
Слить ее мы напрямую в куб не можем - там давление избыточное, и жидкость продавит к нам в циклон вобратку. поднять мы циклон повыше тоже не можем - габариты не позволяют... или можем? Пар пойдет сначала вниз, в колонну, а потом уж по колонне. А жидкость - в куб...

А перелив через высокое колено-сильфон сделать?

Про турбину непонятно - нужен рисунок.  ::)

Про турбину непонятно - нужен рисунок.игорь223, 24 Дек. 09, 06:47

Зелёное турбина, сверху газовая крыльчатка, внизу жидкостная крыльчатка, в середине ось.
Красное подшипники, серое потоки пара и жидкости.

То есть сверху пар давит на крыльчатку своей турбины, снизу жидксть давит в обратку на крыльчатку своей.
Давление жидкости будет равно давлению пара в кубе (плюс давление столба жидкости в кубе?) плюс трение в подшипниках плюс разбрызгивание пены от лопастей крыльчаток... не, надо думать дальше, коллега

Мне не совсем понятно, как будут распределены давления в циклоне и возвратной трубке. Сделал такой опыт: поставил на куб небольшой инжектор - водоструйный насос (см. рисунок). Патрубок 1 - подсасывающий на водоструйнике, 2 - просто из куба. Когда патрубки 1 и 2 заткнуты, пар свищет наверх по единственному пути. Открываю 1, начинается интересный эффект: струя пара начинает прерываться, выходить толчками, за секунду раза два. Через 1 идет сильный подсос. Видимо, засасываемый воздух вызывает конденсацию пара прямо в инжекторе, на какой-то промежуток времени давление в нем падает, поток пара прерывается, уменьшается подсос и т.д. Автоколебания, одним словом.
Когда соединяю трубкой 1 и 2, толчки прекращаются.

Честно говоря скептически отношусь к необходимости установки циклона на бражную колонну, для опытных она не нужна, а для чайников наверно не помешает. Тем более если её обединить с сухопарником. Котище! твои расчёты наверное верны для газа, но отнюдь не для смеси газа с жидкостью,скорости всё таки будут поменьше, но это не существенно. Существенно то что диаметр трубки можно зделать побольше и диаметр циклона тоже.
У циклонов (как на твоём рисунке)нижняя часть конусная, зделана для уменьшения диаметра, а значит для повышения центробежных сил, а для нас это не принципиально. Брызги и так отбросит на стенки. Нижний отсос тоже не нужен, Количество жидкости конечно, и я думаю что в 2 литра уложится можно. Поэтому Сухопарник-циклон можно делать глухим, только со сливом конденсата в конце процесса.
Предлагаю вариант из двух нержавых кружек и двух трубок.
Как сухопарник такая конструкция будет работать наверное лучше чем с прямыми входами выходами за счёт более тесного контакта газа со стенками.
А если вместо выходной вертикальной трубки опустить колонну то совсем будет компактно.

Мне не совсем понятно, как будут распределены давления в циклоне и возвратной трубке. Сделал такой опыт: поставил на куб небольшой инжектор - водоструйный насос (см. рисунок). Патрубок 1 - подсасывающий на водоструйнике, 2 - просто из куба. Когда патрубки 1 и 2 заткнуты, пар свищет наверх по единственному пути. Открываю 1, начинается интересный эффект: струя пара начинает прерываться, выходить толчками, за секунду раза два. Через 1 идет сильный подсос. Видимо, засасываемый воздух вызывает конденсацию пара прямо в инжекторе, на какой-то промежуток времени давление в нем падает, поток пара прерывается, уменьшается подсос и т.д. Автоколебания, одним словом.
Когда соединяю трубкой 1 и 2, толчки прекращаются.
Литокс, 24 Дек. 09, 10:47

Зависит ли частота колебаний от подводимой мощности? Я к тому что у меня в дефлегматоре то же подобное наблюдается, и не только у меня. Давление не постоянно, а постоянно скачет. Может в колонне совсем не тишь и благодать, типа стабильность, а процесс колебательный. Узнать бы только зависимость частоты и амплитуды от чего и как?
Если дуть в свисток воздух с постоянной скоростью, то из свистка воздух будет выходить с колебаниями, Может и колонны "свистят"

Огорчительно, что от Руди не поступает ни предложений, ни конструктивной критики...Kotische, 24 Дек. 09, 06:33

Kotische я все очень внимательно и с удовольствием читаю, но просто, пока не сложилось что-то в голове, не лезу, хотя очень интересно.

С расчетом ты наврешь непременно, даже не сомневайся. Расчет поведения насыщенного пара чрезвычайно сложная штука, там такое накручено... Чего стоит одно только уменьшение объема в 1000 раз при конденсации. Я немножко слышал про расчет турбин низкого давления - ужас. Но не бери в голову, потом в эксперименте откорректируешь. И наверное не стоит делать слишком сложно - что-то подобное тому, что нарисовал Селянин уже сработает.

В турбинке нижнее колесо нужно сделать намного меньше (по диаметру) верхнего - там жидкость, плотность в 1000 раз выше, соответственно рычаг и скорость. И качать будет отлично. Я в детстве делал лодочку с большим воздушным винтом и, на той же оси, маленьким водяным. Так она против ветра замечательно шпарит.

А у Литокса вообще что-то интересное получилось, нужно подумать.

Зависит ли частота колебаний от подводимой мощности? Я к тому что у меня в дефлегматоре то же подобное наблюдается, и не только у меня...
Если дуть в свисток воздух с постоянной скоростью, то из свистка воздух будет выходить с колебаниями, Может и колонны "свистят"
Селянин, 24 Дек. 09, 11:26

Да, это очень похоже на свисток. Насчет частоты: у меня не было возможности регулировать мощность, только включая и выключая нагрев, но режимы при этом были переходными.
Попробую завтра найти какие-нибудь закономерности.