Автоматизиция процесса ректификации.

Это с мой самопальной модели.Rudy, 27 Июля 08, 22:53

Rudy,  модель отличается от реального процесса.
Во-первых с модели колонны можно получить только модель спирта.
Шутка.
А не шутка в том, что хотелось бы определить насколько твоя модель приближена к реальному процессу. Вот несколько моментов.

• Температура флегмы, направляемой на питание колонны, не равна температуре пара,  особенно при наших дефлегматорах из термосов или мисок. Это особенно заметно, когда флегма попадает на термометр. Учтено ли это в твоей модели?
• Температура флегмы, возвращающейся в куб, всегда ниже температуры пара, поднимающегося из куба. Я это вижу при каждой ректификации. А твоя модель знает об этом?
• Учитывая предыдущие два пункта, можно предположить, что температура пара в любом уровне колонны выше температуры флегмы. Но ты, Rudy, считаешь, что эти температуры равны. Значит и модель свою научил именно так. Но этот идеальный процесс далёк от реальности.
• Учтен ли в модели перепад давлений между тарелками, по какому принципу производится распределения этого перепада? Кроме характеристик насадки, на перепад оказывает влияние количество флегмы и пара, а они изменяются от тарелки к тарелке. Перепад давления между тарелками определяет давление на каждой тарелке, а это в свою очередь - температуру кипения на них. Учтено ли это в модели?

Руди, ты проделал колоссальную работу, но до тех пор, пока не проверишь экспериментом достоверность своей модели, не стоит особо полагаться на результаты её работы.

Rudy,  модель отличается от реального процесса.
А не шутка в том, что хотелось бы определить насколько твоя модель приближена к реальному процессу. Вот несколько моментов.
Температура флегмы, направляемой на питание колонны, не равна температуре пара,  особенно при наших дефлегматорах из термосов или мисок. Это особенно заметно, когда флегма попадает на термометр. Учтено ли это в твоей модели?
Игорь, 28 Июля 08, 08:47

А как же, у меня специальный параметр - "Охлаждение флегмы в дефлегматоре" - задается в градусах.

Температура флегмы, возвращающейся в куб, всегда ниже температуры пара, поднимающегося из куба. Я это вижу при каждой ректификации. А твоя модель знает об этом?
Игорь, 28 Июля 08, 08:47

Ей не нужно это знать, она это рассчитывает. Для справки - эта температура равна температуре первой тарелки.

Учитывая предыдущие два пункта, можно предположить, что температура пара в любом уровне колонны выше температуры флегмы. Но ты, Rudy, считаешь, что эти температуры равны. Значит и модель свою научил именно так. Но этот идеальный процесс далёк от реальности.
Игорь, 28 Июля 08, 08:47

Предположить можно, но модель сама считает все процессы испарения/конденсации и энергопередачи. Посмотри
http://absintheclub.ru/read/viewtopic.php?p=30288#30288 . Так что температуры во всех точках колонны реальные. В модели, конечно, есть небольшие упрощения, все не сосчитаешь. Но я сверял ее данные с другими моделями - очень похоже.

Учтен ли в модели перепад давлений между тарелками, по какому принципу производится распределения этого перепада? Кроме характеристик насадки, на перепад оказывает влияние количество флегмы и пара, а они изменяются от тарелки к тарелке. Перепад давления между тарелками определяет давление на каждой тарелке, а это в свою очередь - температуру кипения на них. Учтено ли это в модели?
Игорь, 28 Июля 08, 08:47

Нет, модель пока не умеет считать газодинамические параметры и изменения давления не учитывает. Она сделана под тарелки, а не под насадочную колонну.

Руди, ты проделал колоссальную работу, но до тех пор, пока не проверишь экспериментом достоверность своей модели, не стоит особо полагаться на результаты её работы.
Игорь, 28 Июля 08, 08:47

А я и не полагаюсь. Я эту модель сделал, чтобы лучше понять работу колонны. Она скорее качественная, чем количественная. Общее поведение колонны она описывает правильно, в этом я уже убедился. Ну а конкретные цифры могут, естественно, отличаться, но не на много. Проверял я ее тщательно и самыми разными способами. Массовый и энергетический балансы соблюдаются строго.

Поправь картинки пожалуйста, а то столько места занимают.
И ты так и не ответил, какая у тебя трубка термометра. Я кажется догадался, что в твоей колонне происходит и откуда берутся твои "блуждающие примеси". Но нужна дополнительная информация.

А с хорошей модели колонны, можно получить гораздо больше реального спирта, чем с реальной колонны. Тоже шутка.

Увидел, где не ответил.:) Отвечаю.

А толщина стенок какая? Боюсь, что из-за теплопроводности трубки, ты измеряешь в большей степени температуру внешней стенки колонны. Обычно используют тонкостенную нержу или никель, в худшем случае латунные трубки от антенн.Rudy, 24 Июля 08, 19:56

Напрягся, вспомнил (давненько уже паял):) Хотел использовать трубку от антенны, но под руки попалась латунная ампула от шариковой ручки, ну уж очень тонкостенная. Вот её я зачистил снаружи, залудил тоненько оловом, заглушил и впаял.
Возможно на показания термометра и оказывает влияние температура наружной стенки, но - повторю - теплоизоляция там неплохая, а гильза достаточно тонкостенная. Скорее термометр показывает температуру флегмы.
P.S. Сейчас вернусь с работы домой и попробую твои рисунки поуменьшать - сделать превьюшки.

... модель пока не умеет считать газодинамические параметры и изменения давления не учитывает. Она сделана под тарелки, а не под насадочную колонну.Rudy, 28 Июля 08, 14:29

Погоди, разве перепад давления присутствует только в насадке, а в тарельчатой колонне его нет?

Я кажется догадался, что в твоей колонне происходит и откуда берутся твои "блуждающие примеси".

То, что ты называешь блуждающими примесями, есть промежуточные примеся. Типичный представитель - бутиловый спирт - присутствует в любой браге и является основой сивушного семейства. Так как тут несколько иная тема, даю тебе ссылку туда, где я выложил информацию по промежуточным фракциям. [сообщение #1748]

Ну а теперь моё понимание "температурного парадокса". В моей колонне флегма, питающая насадку, ниже температуры пара на 5-7 градусов, а температура флегмы, попадающей в куб, ниже температуры кубовой жидкости на 1,5-2 градуса. Термодатчик, находящийся на 2/3 высоты колонны, показывает нечто среднее между температурами флегмы и пара на своём уровне К чему это значение ближе - к пару или флегме - тяжело судить, это зависит от разности теплопередачи между флегмой/паром и материалом гильзы термометра. И то, что эта температура оказывается на 1/2 градуса ниже температуры пара в дефлегматоре, но на 4-5 градусов выше температуры флегмы, покидающей дефлегматор, не вызывает у меня никаких внутренних содроганий.

Погоди, разве перепад давления присутствует только в насадке, а в тарельчатой колонне его нет?Игорь, 28 Июля 08, 21:00

1. Есть, конечно, но сильно зависит от конструкции, и, практически, не влияет на результат.

я выложил информацию по промежуточным фракциям Игорь, 28 Июля 08, 21:00

2. Спасибо, я все это читал, но это не объясняет описанного тобой эффекта:

Я столкнулся с проблемой накопления промежуточных примесей, которые куб покидают охотно, вернуться в него не могут, а в дефлегматор пройти не в состоянии. Они накапливаются в колонне, насыщают её и в итоге лезут в продукт, практически не изменяя температуру паров ввиду мизерной концентрации. Но эта мизерная концентрация весьма заметно портит спирт.Игорь, 24 Июля 08, 18:11

Ну а теперь моё понимание "температурного парадокса". В моей колонне флегма, питающая насадку, ниже температуры пара на 5-7 градусов,Игорь, 28 Июля 08, 21:00

3. И ты действительно считаешь, что температура в верхней части насадки на эти градусы ниже температуры пара, равной примерно 78 градусам? Т.е. она равна 71 градусу? Тогда бы весь пар конденсировался бы на ней до тех пор, пока энергия конденсации не разогрела бы ее до положенного значения, соответствующего температуре пара.
4. Температура пара в дефлегматор и верхней части насадки равны. То охлаждение, которое ты вносишь охлаждая флегму из дефлегматора, полностью компенсируется БОЛЕЕ ГОРЯЧИМ паром, поступающим в верхнюю часть насадки снизу.

а температура флегмы, попадающей в куб, ниже температуры кубовой жидкости на 1,5-2 градуса.Игорь, 28 Июля 08, 21:00

5. Это справедливо. Если внимательно посмотришь на графики - то эта разность меняется от 1 до 8 градусов (примерно) в зависимости от режима работы колонны (разность температуры пара из бака и тарелки Т1). Температура тарелки Т1 в точности совпадает с температурой стекающей в бак флегмы.

И то, что эта температура оказывается на 1/2 градуса ниже температуры пара в дефлегматоре, но на 4-5 градусов выше температуры флегмы, покидающей дефлегматор, не вызывает у меня никаких внутренних содроганий.
Игорь, 28 Июля 08, 21:00

6. То, что не вызывает содроганий - хорошо. Но такого не бывает, иначе твоя колонна бы просто не работала, см. абзац 3.

Rudy, здесь я немного позже с удовольствием продолжу беседу, а пока отлучусь в тему промежуточных фракций. Наверное я там нечётко обозначил акценты, раз ты читал, но считаешь, что (цитирую) "это не объясняет описанного тобой эффекта".
Не поленись заглянуть в ту ветку.

Rudy, здесь я немного позже с удовольствием продолжу беседу, а пока отлучусь в тему промежуточных фракций. Наверное я там нечётко обозначил акценты, раз ты читал, но считаешь, что (цитирую) "это не объясняет описанного тобой эффекта".
Не поленись заглянуть в ту ветку.
Игорь, 28 Июля 08, 23:32

Заглянул.

перепад давления в колонне

... практически, не влияет на результат.

Это смотря что считать результатом. В модели колонны результат- графики и цифры. Но если не учитывать давлений, вычисление температуре до тысячных долей градуса теряет смысл, ибо уже вторая-третья значащая цифра температуры становится недостоверной.

3. И ты действительно считаешь, что температура в верхней части насадки на эти градусы ниже температуры пара, равной примерно 78 градусам? Т.е. она равна 71 градусу?

С чего ты взял? Я такого не писал. У меня температура флегмы во всей колонне несколько ниже температуры пара. В верхней зоне эта разница составляет градусов пять, в нижней части снижается до двух. Считаю это нормальным.

4. Температура пара в дефлегматор и верхней части насадки равны.

Неправда. Эти величины легко измерить, и я с полной уверенностью утверждаю, что температура пара поступающего в мой дефлегматор - 78,3^ОС, а температура возвращаемой в насадку флегмы - 73^ОС. Флегма покрывает насадку пленкой, а пар способен передать тепло насадке только после того, как нагреет флегму. Поэтому температура насадки определяется скорее температурой флегмы, а не температурой пара. Флегма входит в колонну холоднее пара в уровне дефлегматора и выходит из колонны также холоднее пара в уровне куба. Меня ничто не убеждает в том, что существуют уровни, где температура флегмы почему-то сравнивается с температурой пара, а затем снова снижается.

То охлаждение, которое ты вносишь охлаждая флегму из дефлегматора, полностью компенсируется БОЛЕЕ ГОРЯЧИМ паром, поступающим в верхнюю часть насадки снизу.

Полностью не компенсируется. Флегма так и пападает в куб, не достигнув температуры пара. Ты сам указываешь, что температура флегмы на 1-8 градусов ниже температуры кубовой жидкости. А это значит, что температура флегмы ниже температуры кубового пара на это же количество градусов.

То, что не вызывает содроганий - хорошо. Но такого не бывает, иначе твоя колонна бы просто не работала, см. абзац 3.

Наоборот, не работала бы без перепада температур, который ты видишь, но настойчиво не хочешь признать.

У меня температура флегмы во всей колонне несколько ниже температуры пара.
Игорь, 29 Июля 08, 03:22

А какого именно пара? Приходящего снизу, или уходящего вверх из данной точки насадки? И какой именно флегмы? Стекающей сверху в данную точку, или утекающей вниз из данной точки? И как, интересно, ты это узнал?

4. Температура пара в дефлегматор и верхней части насадки равны.

Неправда. Эти величины легко измерить, и я с полной уверенностью утверждаю, что температура пара поступающего в мой дефлегматор - 78,3^ОС, а температура возвращаемой в насадку флегмы - 73^ОС. Флегма покрывает насадку пленкой, а пар способен передать тепло насадке только после того, как нагреет флегму.
Игорь, 29 Июля 08, 03:22

Ты измерял? Или просто с полной уверенностью утверждаешь? Ранее ты говорил, что охлаждение флегмы у тебя 5-7 градусов.
Для справки. Как только насадка станет чуть холоднее, чем пар, на ней начнется конденсация. Охлаждение 1 грамма спирта на 10 градусов отнимает порядка 30 джоулей энергии. Конденсация 1 гр пара выделяет примерно 800 джоулей. Массовый поток пара и флегмы примерно одинаков (а при отборе - флегмы меньше). Так что у нас получается с энергетическим балансом? Кто пересилит - охлаждение на 30 джоулей или нагрев на 800?

То охлаждение, которое ты вносишь охлаждая флегму из дефлегматора, полностью компенсируется БОЛЕЕ ГОРЯЧИМ паром, поступающим в верхнюю часть насадки снизу.

Полностью не компенсируется. Флегма так и пападает в куб, не достигнув температуры пара.
Игорь, 29 Июля 08, 03:22

Трудно спорить, когда ты про Фому, а тебе отвечают про Ерему.

А какого именно пара? Приходящего снизу, или уходящего вверх из данной точки насадки?Rudy, 29 Июля 08, 04:24

Речь идет о паре и флегме, находящемся в данный момент времени в данном уровне колонны. Не о том паре, который в следующее мгновение прийдет снизу, и не о том, который в мгновение назад ушел вверх. Я говорю о порциях флегмы и пара, которые в данный момент времени находятся в одном уровне колонны и между которыми происходит процесс тепломассообмена. Сам факт наличия теплообменного процесса свидетельствует о том, что температуры участников процесса не равны, иначе тепломассообмен был бы невозможен.
Для расстановки всех точек над "Ё", я повторю еще раз.
Температура флегмы и пара, находящихся в данный момент времени на одном уровне ректификационной колонны неравны. Флегма всегда холоднее пара. И это утверждение справедливо для любого уровня колонны - от выхода из куба до входа в дефлегматор, включая эти крайние точки.

Ты измерял? Или просто с полной уверенностью утверждаешь? Ранее ты говорил, что охлаждение флегмы у тебя 5-7 градусов.

А в чем противоречие? 78.3-73=5,3. Разве это число не находится между 5 и 7? Измерял ли я? Не смешно. Температуру пара измеряю непрерывно, а за температурой флегмы слежу, не допуская её чрезмерного охлаждения.

Для справки. Как только насадка станет чуть холоднее, чем пар, на ней начнется конденсация. Охлаждение 1 грамма спирта на 10 градусов отнимает порядка 30 джоулей энергии. Конденсация 1 гр пара выделяет примерно 800 джоулей. Массовый поток пара и флегмы примерно одинаков (а при отборе - флегмы меньше). Так что у нас получается с энергетическим балансом? Кто пересилит - охлаждение на 30 джоулей или нагрев на 800?

В справке есть два пробела. Во-первых, пар, поднимающийся по колонне, нагрет несколько выше температуры кипения, и имеет возможность некоторого охлаждения без конденсации. Если это не очевидно, с утра изложу поподробней. Но этот пробел не главный. Второй пробел в том, что тепло, выделяющееся при конденсации расходуется не только на нагрев флегмы, но и на испарение её части. А испарение - процесс такой же энергоёмкий, что и конденсация, только с противоположным знаком. Так что с тепловым балансом всё в порядке.

ЗЫ Блин, мы снова увлеклись и отошли далековато от темы автоматизации. Опять надо будет новую ветку открывать

То охлаждение, которое ты вносишь охлаждая флегму из дефлегматора, полностью компенсируется БОЛЕЕ ГОРЯЧИМ паром, поступающим в верхнюю часть насадки снизу.

Полностью не компенсируется. Флегма так и пападает в куб, не достигнув температуры пара.
Игорь, 29 Июля 08, 03:22

Трудно спорить, когда ты про Фому, а тебе отвечают про Ерему.

[/quote]

господа вот нашол ..может пригодится - http://www.ckpr.ru/lab/lab2.html

Тут SerjNSK нашел неплохой и дешевый набор мастер-кит http://www.masterkit.ru/main/set.php?num=906, см. [сообщение #4333]

Посмотрел набор NM8036. В общем очень неплохая вещь.
Есть во многих местах, в том числе в ЧипДипе. Стоит 1150 - 1400 руб.
Может работать как сам по себе, так и в связке с компом. Позволяет измерять много температур, управлять тиристорами, измерять давление. В общем - все, что нужно.

Подробное описание набора здесь http://www.masterkit.ru/main/set.php?num=906

Подключение к нему микросхем DS18.. и тиристоров здесь http://www.masterkit.ru/info/magshow.php?num=294
Игорь, обрати внимание на фото 5 с мобилой.

Подключение датчиков давления, влажности и т.п. здесь http://www.masterkit.ru/info/magshow.php?num=243
Там же приведена одна из версий прошивки (1.3, последняя - 1.8 ), описаны меню платы и приведена некоторая информация о работе программы на PC. Игорь, посмотри внимательно насколько это можно использовать - у тебя есть опыт работы с темпкипером.
Описаны также способы обновления прошивки процессора. Это очень важно, т.к. означает, что эту плату можно программировать прямо из компа без всяких дополнительных программаторов. Правда не описан способ подготовки файлов прошивки - но это проходимо.
Частично описан интерфейс взаимодействия проца с компом, правда неполно.

Последняя правильная схема приведена здесь http://www.masterkit.ru/main/scheme.php?num=906 (в другом месте - старая)

Состав набора здесь http://www.masterkit.ru/info/magshow.php?num=228

В общем - отличная деталь, которая может полностью перекрыть все необходимое для аппарата. Особенно если чуть-чуть ручки приложить.

Котище, а ты что скажещь?

Котище, а ты что скажещь?Rudy, 11 Нояб. 08, 23:28

Очень интересная штуковина!
Правда я нигде не увидал исходника прошивки... ну да ладно...
при желании можно всё самому написать...

Критика (мелкая):
1) источник синхронизации - встроенный RC-генератор - не могу сказать что это сильно плохо, но я предпочитаю кварц,
2) линии i2c никуда не выведены, считаю что это не есть гуд, но не смертельно, можно влезть и припаяться...
3) Отдельные часы реального времени - это хорошо... но нигде не видать для них батарейки...
4) В исходном варианте даже речи нет о Брезенхеме и ПИД-регуляторе, чтобы их ввести надо переписавать прошивку, а т.к. исходник не дали то переписывать целиком с нуля...
5) Не очень хорошо ориентируюсь в том насколько хороши мос3052 в качестве опторазвязки... возможно и неплохи... но я бы предпочёл иметь на выходах мощные источники тока/напряжения и самому подавать их на оптосимисторы...
6) Аналогично, речи не идет о том чтобы управлять нагрузкой с привязкой к фазе питающего напряжения... но опять же можно добавить...

Резюме: как набор запчастей - набор очень не плох, хотя про мастер-кид обычно принято ругаться что они задерают цену...
но зато имеем готовую спаяную базовую конфигурацию и по началу ничего паять не требуется...
Функциональность (базовая) имхо сильно грубовата, но её можно расширить переписав прошивку снуля самому...
Так милой моему сердцу функциональности там изначально нет и не предвидится... но взяв в руки паяльник её можно добавить...

Вобщем для тех кто неможет/нехочет делать такой модуль сам - вариант просто супер!
Если бы когда я начинал была возможность его купить - я бы купил, чисто для облегчения старта...
но потом бы переделал и переписал прошивку... но купил бы!
Мой модуль мне нравится больше, не потому что он сам по себе лучше, но потому что он лучше отвечает именно моим запросам...
но на первый взгляд предлогаемый конструктор мне очень понравился...

Присоединяюсь к рекомендации Rudy! 

С кварцем - согласен, но корпус DIP и впаять туда кварц и пару кндюков - не проблема, ножки вроде свободны.
I2С - на часах, батарейка там есть (справа выше часов), просто узнать ее трудно.
Синхронизация с сетью - вешаешь оптрон с сети на любой вход. Для Брезенхема - достаточно.
То, что нет исходника - это конечно неудобно, но можно попробовать поискать. Да и написать с нуля не проблема, была бы плата под рукой.

Я не видел полностью прописанного протокола связи с компом, но может недосмотрел.

Обрати внимание на то, что прошивка перезаливается прямо с компа - значит грамотно задействовали бутлоадер. Это удобно, всякие алгоритмы крутить, отлаживать и т.п.

В общем на этой плате можно решить все проблемы. Если народ возьмет ее за основу - удобно будет и прогами обмениваться и прошивки крутить - у всех одна база.

Да, сразу не сообразил, с переходом на кварц будет одна засада - прийдется фьюзы перешивать, а для этого программатор все-таки нужен. А так бы вообще без него можно было бы обойтись. Но переход на кварц - необязателен.

Посмотрел устройство... Хорошая вещь. Но как любое многофункциональное устройство, оно хуже специализированного, "заточенного" под конкретную задачу.
Кстати, у меня есть многофункциональное устройство - компьютер

Эта платка затачивается под конкретную задачу гораздо лучше, чем твой темпкеепер. Она освободит твой комп от всей рутинной работы. Комп станет чем-то вроде генерального директора - будет только направлять, а все сделает платка. Причем как и в реальности, она будет фунциклить и без компа.

Руди, согласен с тобой, но ведь еще не рожден идеальный алгоритм управления, еще не поставлена конкретная задача...
ТепКипер... Да чего его "затачивать"? Это термометр с выключателем. Но не на 4 датчика, а на сотню (или сколько там?) И не на 4 канала управления, а на 8 (по числу пинов ЛПТ) или на 2 в восьмой степени, если поставить двоично-десятичный дешифратор.
Лог Кипера легко читается любым самопальным приложением, им-же можно изменять состояние пинов ЛПТ.
Руди, я не спорю, устройство, доведенное до ума, лучше применения компа, но на стадии постановки задачи (чем мы сейчас и занимаемся) лично мне проще использовать комп и гибкое приложение. А когда все будет ясно, когда на все вопрсы будут ясные ответы, гибкость уже будет излишней и даже вредной. Вот тогда и надо будет ваять устройство. Налил самогон в куб, вткнул штеккер, нажал кнопку и пошел спать.
Рутинная работа для компа? Так этот комп у меня предназначен для рутинной работы.

Игорь, ты просто не работал с процами. Даже в этой простенькой стандартной платке ты можешь навесить штук 30 DS18. А каналов управления тиристорами в ней 4 штуки изначально. И все пороги и действия ты программируешь один раз, потом они запоминаютя в энергонезависимой памяти. Т.е. все, что сейчас делает твой темпкеепер в ней уже есть (ну кроме показа красивых графиков).

А если чуть поправить программу то он сможет практически все, что может потребоваться. Представь себе, что ты можешь сам подкорректировать темпкеепер так, как тебе нужно. Заложить все алгоритмы, реакции и т.п. Вот все это сможеть делать и эта платка.

А плане чтения данных с датчиков (температура, давление и т.п.) и управления тиристорами и иными устройствами она может существенно больше чем может твой комп - она, в отличие от компа, работает в реальном времени. И именно в этом ее преимущество.

Ну как пример - у меня температурные датчики на шине 3wire. Попробуй поработать с ними из компа. А к этой платке они элементарно подключаются и без переделок (только программа немного дописывается). А датчики давления - все аналоговые и к компу ты их не подключишь. А к этой платке они опять же подключаются даже без перепрограммирования - посмотри, в базовой программе все это есть вплоть до индикации.

Я конечно понимаю, что осваивать программирование процов тебе не хочется. Но есть много людей для которых это и интересно и полезно. Да и ты уже с басиком пообщался, процы не сложнее, для них даже басик есть. Но железо, конечно прийдется немного освоить. В общем, хочешь красиво жить - переходи на микропроцессоры.

Да, кстати я нашел протокол обмена с компом по RS.