Форум самогонщиков Сайт Барахолка Магазин Доброе дело

Стабилизация давления или мощности.

Форум самогонщиков Автоматика
1 2 3 4 5 ... 20 2
Игорь Академик - 7.4K 3.6K
Отв.20  04 Апр. 09, 00:49
Стилл, зачем доводить до абсурда? я часто применяю такой способ для проверки дефлегматора на утечку.
Я проводил эксперимент, проверял свой димротно-перегородочный дефлегматор. Запускал колонну на воде, в дефлегматоре устанавливалась температура 100 градусов. В кубе кипело 10 литров воды, нагрев был 500 ватт.
Потом я влил в трубку связи с атмосферой 20 миллилитров ( шприц) спирта. Температура упала до 75, и тут-же установилась на 78,2. Естественно отбор я не вел. Прикинул, что если утечка есть, температура поползёт вверх и дойдёт снова до 100. Но температура держалась на 78,2 минут 30, и я прекратил эксперимент.

Теперь давай рассуждать. В кубе спирта не было, из него испарялась только вода. Но термометр под узлом отбора показывал показывал 78,2 градуса.

Вопрос № 1. Что приходило в дефлегматор?
Вопрос № 2. Сколько его приходило при мощности в кубе 500 ватт?

Я уже рассуждал на тему, что после установления неизменного температурного режима в верхней трети колонны, можно отбирать спирта столько, сколько его испаряется из куба. И флегмовое число в такой ситуации нас не чешет. В таком случае степень насыщения и разделительная способность колонны не изменяется. Показателем того, что насыщение верхней части колонны неизменно, служит стабильность температур в насадке и дефлегматоре.

Теперь по твоему вопросу о соотношениях объемов спиртового и водяного пара, соответствующих одинаковому энергосодержанию.

Уже считал где-то, но легче пересчитать, чем найти.

Держись, буду утомлять. Улыбающийся

1 грамм-моль газа занимает объем 22,4 литра при нормальном давлении и нуле градусов
Изменением давления пренебрежем - его влияние меньше 5%.
Изменением температуры пренебречь не удастся. Будем учитывать.

1 г-моль воды это 18 грамм.
При 273К эти 18 грамм займут объем 22,4 литра, а при 373К - 30,6 литра
Значит плотность водяных паров при 100 градусах - 0,588 грамма на литр пара.

Теперь спирт. Молярная масса этанола -  46 грамм
При 273К эти 46 грамм занимают объем 22,4 литра, а при температуре кипения (351К) - 28,8 литра.
Значит плотность спиртовых паров при температуре их кипения - 1,597 грамма на литр пара.

Теперь для конкретики вернемся к моему варианту.

Представим колонну в виде теплообменника, в котором вода полностью отдаёт энергию парообразования спирту (а так оно и есть). В первичный контур этого теплообменника мы даём водяной пар с температурой 100 градусов, на выходе контура получаем воду той-же массы с той-же температурой.

Во вторичный контур мы подаём жидкий спирт с температурой кипения, на выходе вторичного контура получаем пары спирта.

В кубе 500 ватт мощности. 500 ватт - это 500 джоулей каждую секунду.
Теплота парообразования воды - 2300 кДж/кг, или 2300 дж/грамм.
3начит из куба будет испаряться ежесекундно 0,217 грамма воды, а это составляет 370 миллилитров водяных паров в секунду.

К теплообменнике - колонне - все 500 джоулей энергии водяной пар ежесекундно передает жидкому спирту и испаряет его. Считаем количество спиртового пара.
Теплота парообразования 96,6% спирта - 925 кДж/кг, или 925 дж/грамм.
3начит из куба будет испаряться ежесекундно 0,541 грамма спирта, а это составляет 338 миллилитров спиртовых паров в секунду.

Итак, в результате тепломассообменного процесса, поток водяного пара 380 мл/секунду превращается  в поток спиртового пара 338 мл/секунду.

Стил, ты видишь существенную разницу? Я нет. Особенно если учесть, что у меня давление внизу колонны 500 мм.в.ст и пар в нижней части колонны становится гуще на 5%, можно с достаточной точностью говорить о том, что  скорость пара одинакова по всей высоте колонны.

Вывод напрашивается такой.
В процессе тепломассообменного процесса при ректификации спирта, нагрузка колонны по пару незначительно - до 12 процентов уменьшается по мере укрепления спиртовых паров. (Стил, уменьшается, не увеличивается).

Теперь рассмотрим что происходит с нагрузкой колонны по потоку флегмы.

Через поперечное сечение колонны ежесекундно в куб возвращается 0,217 граммов воды. Это 0,217 миллилитров.

Из дефлегматора в колонну ежесекундно попадает 0,541 грамма спирта, а это 0,713 миллилитров. Втрое меньше.

Вывод. При ректификации заметно изменяется нагрузка колонны по возвратной флегме. К концу ректификации поток жидкости из дефлегматора втрое меньше больше потока жидкости, возвращающейся в куб.

Утираю пот, иду курить.


сообщения удалены (3)
игорь223 Академик таганрог 29.7K 19.7K
Отв.21  04 Апр. 09, 09:33
Господа, а может быть кардинально изменить МЕСТО стабилизации давления?

То есть - если при проистекании процесса у нас происходит периодический захлеб между колонной и узлом отбора ( а при правильном проектировании колонны он там и происходит) то и стабилизировать давление (поток пара) нужно именно там? Т.е МЕЖДУ НАСАДКОЙ и ДЕФЛЕГМАТОРОМ и термометр будет стоять, и датчик давления?
сообщение удалено
Rudy Академик Питер 5.8K 1K
Отв.22  04 Апр. 09, 13:12
В колонне вода передает свою энергию спирту, с соответствующим УВЕЛИЧЕНИЕМ масс потоков (в два с лишним раза), и возвращается обратно в бак. Увеличение потоков в верхней части колонны обусловлено изменением физических параметров (вода-спирт) и циркуляцией в верхней части спирта, возвращаемого из дефлегматора.

Можно представить себе это примерно так. Поскольку колонна не пропускает воду наверх, а спирт вниз (грубо) то ее можно считать перегородкой между низом и верхом. Через перегородку передается только энергия. Соответственно на 1 кг сконденсировавшейся на перегородке воды, с другого конца перегородки испарится соответствующее энергии испарения количество спирта. А, поскольку энергия конденсации воды в два с лишним раза больше энергии испарения спирта, то на 1 литр воды испарится 2.7 литра спирта. Этот спирт сконденсируется на дефлегматоре (отдав энергию конденсации) и снова вернется на перегородку. Это, конечно очень грубая картинка.

игорь223 Академик таганрог 29.7K 19.7K
Отв.23  04 Апр. 09, 14:52
Тогда очередной раз вопрошаю - если мы подаем 1500Вт, к примеру все время ректификации, то спирта (пока он есть) будет грубо 1500мл в час проходить через дефлегматор и мы будем отбирать, к примеру, 500мл. Вопрос - приняв такую картину мироздания - зачем возиться со стабилизацией (точнее, регуляцией по непонятному пока закону) давления в кубе, если есть возможность стабилизации мощности.

Из вышесказанного можно предложить иной вариант, легко реализуемый контроллером.
Зная температуру куба (спиртуозность кубового остатка) можно управлять нагревом по давлению - как источнику обратной связи. Но нужно ли так косвенно осуществлять регуляцию?
Вопрос номер два повторяю - можно мерять давление вверху колонны, в зоне обретения спирта. Скажем, внизу квалификационного участка на 2/3 высоты или под дефлегматором. Такой метод позволит при усложнении регуляции хотя бы скомпенсировать тепловые потери куба при нагревании остатка.
Так как?
Altair Научный сотрудник Омск 322 75
Отв.24  04 Апр. 09, 16:20
Пока внизу колонны температура кипения спирта, считаем что нужно стабилизировать давление. Как только на 1-2-3 тарелке началось повышение температуры - значит в колонну полезла вода, а соответственно начинаем стабилизировать мощность.
Так что ли?
steel.ne Научный сотрудник Киев 541 74
Отв.25  06 Апр. 09, 12:01
Помедитировал над веткой, покурил Стабникова и вот какие мысли по этому поводу.

Стабников критерием захлеба (ну и вообще критерием режима работы колонны) принимает "...перепад давления на единицу высоты насадки..." (обозначает как Δp/l). На странице 139 приведена зависимость перепада давления на единицу высоты насадки от скорости пара. Я для наглядности это график тоже цепляю.

Давление пара распределяется равномерно по колонне. Изменением давления вследствие изменения состава пара пренебрегаем (как ниже показал Игорь, оно незначительно).
Считаем, что заужений в колонне нет и насадка распределена равномерно.

С одной стороны, скорость пара по всей высоте колонны должна быть неизменной - ведь какой объем пара подали из куба, такой же и долетел до дефлегматора.

С другой стороны, уменьшается давление по высоте колонны. Ведь если не было бы перепадов давления - пар бы не двигался. Для меня это пока парадокс, и дядька Бернулли ворочается в гробу. Наверно упустил какие-то шаги при переходе от "трубы с паром" до "колонны с паром и тепломассообменом".

Итак, посмотрим все-таки на график. На сухой насадке все просто, понятно, и мило - прямая линия. При добавлении возвратной флегмы, смачивающей насадку, кривая сдвигается влево. Логично предположить, что чем больше флегмы, тем левее  кривая. Грубо говоря - чем больше льем флегмы в колонну, тем при меньшей скорости пара наступит захлеб.

Как распределяется объем возвратной флегмы по высоте колонны? Объем растет по мере подъема. Но растет неравномерно, пропорционально спиртуозности флегмы. И если считать, что у нас на 2/3 высоты колонны заканчивается укрепляющая часть, то в этой точке и наступает самый подходящий для захлеба момент.

Как предлагается ловить захлеб? Напрямую измерять разницу в давлении между точками, разнесенными на достаточную для измерения давления величину и чтобы конец укрепляющей колонны находился между ними. Грубо говоря первая точка - 2/3 колонны минус 10 см, вторая точка - 2/3 колонны плюс 10 см.
stab139.jpg
stab139.jpg Стабилизация давления или мощности. Автоматика.
игорь223 Академик таганрог 29.7K 19.7K
Отв.26  06 Апр. 09, 12:13, через 12 мин
Конец точки укрепления, как принято считать это 8-10ТТ. В колонне их, к примеру 60-100. Соответственно эта точка намного ниже 2/3. А захлеб наступает под дефлегматором. Но это так, к слову.
Через час собираюсь начать ректификацию. Переходник для датчика давления сделал. Хочу застабилизировать давление на 2/3 колонны и посмотреть, когда (и если) начнется захлеб по сравнению со стабилизацией давления в кубе.
Как вариант, если ты додумаешь свои соображения, могу стабилизировать градиент между кубом 9там тоже есть выход на датчик) и 2/3 или куб-верх колонны под дефлегматором ( если там отличное от атмосферного)...
steel.ne Научный сотрудник Киев 541 74
Отв.27  06 Апр. 09, 13:17
Нет их в колонне 100.  30-40 максимум.

Но все равно, очень бы хотелось посмотреть на градиент давления, например, между 1/3 и 2/3 колонны. Его поведение и значение в момент захлеба.
Причем мне кажется, что мерять надо именно между точками колонны. Чтобы и сверху и снизу была насадка (одинаковые условия). А то непонятно как учитывать влияние атмосферы (у дефлегматора) или большого количества пара (куб).


Придет мой датчик (специально заказывал дифференциальный), посмотрю то же и у себя.
игорь223 Академик таганрог 29.7K 19.7K
Отв.28  06 Апр. 09, 13:40, через 24 мин
 Давай так. Я сегодня попробую (если попробую - дела рабочие) стабилизацию по давлению на 2/3 колонны. Где, по моему предположению, состав паров не меняется на всем отгоне тела, и следовательно, не меняя их количества (и давления) по идее должны получить стабильный возврат флегмы.
  И отпишу результаты.
А в следующий раз, дня через три (Маковка прислал мне турбодрожжи, бродят, как потерпевшие) - дифференцированное давление померяю. У меня датчик тоже с двумя трубами...
игорь223 Академик таганрог 29.7K 19.7K
Отв.29  07 Апр. 09, 00:48
Закончил ректификацию десяти литров сорокоградусного СС. Получил 4 литра чистяка, 300мл головы, хвосты не отбирал вообще.
Стабилизация давления на 2/3 колонны РАБОТАЕТ 100%, есть некоторые шероховатости по самому регулятору давления разработки Руди (завтра его буду бодать).
Подробности отпишу завтра - устал как собака. Но в целом вопрос "Давление - Мощность" (для себя, по крайней мере) считаю полностью закрытым.
игорь223 Академик таганрог 29.7K 19.7K
Отв.30  07 Апр. 09, 10:14
Итак, в кубе 10литров СС 40%, добавил еще литров десять воды.
Начал проверять на захлеб. Захлеб стабильно наступает при давлении в кубе чуть больше 30мм рт ст. При этом на 2\3 колонны давление ровно 24мм, а по вольтметру с датчика - 1700мв примерно (потому что ШИМ и скачет все время) Но манометр медицинский стоит как вкопанный.
Убрал давление до 20мм, начал работу колонны на себя. О температурах не пишу - лень и неважно, она в теле и под дефлегматором стабильно стояла всю дорогу.
Через 30минут отобрал голову помаленьку, начал тело. Поигрался разным уровнем отбора - давление и температуры стоят на месте.
Отобрал 2 литра спирта. Закрыл отбор. Начался небольшой предзахлеб. Слегка огорчился, убрал до 18мм ртути - все прошло. Отобрал еще литр. Закрыл. Снова предзахлеб. Убрал до 16. Предзахлеб ушел и больше не возвращался.
НО! Тут я обратил внимание на стрелку манометра. Она колебалась с периодом ШИМа (около трех секунд, из которых почти половину времени светодиод на твердотельном реле горит - половину потушен) от 14 до почти 20мм ртути.
У меня есть устойчивое подозрение, что этот предзахлеб связан с колебаниями давления, появившимися во второй половине отбора и усилившимися к его концу. И если изменить схему ШИМ ( как я точно не знаю - период уменьшить, пилу уменьшить\увеличить, еще чего?) - вполне возможно получить регуляцию с меньшей уставкой - большей стабильностью. И снять предзахлеб. Другой вариант - сразу ставить 16мм ртути в качестве величины стабилизации - все.
Вопроса у меня на эту тему два.
Руди, как изменить схему твоего регулятора ШИМ-давления. Емкость уменьшить? Резистор увеличить? Пилу изменить?
Почему стабильные показания манометра сменились колебаниями, растущими к концу процесса?

По методу контроля при старт-стопе.
Кстати, старт-стоп я ради интереса организовал только по термометру в теле колонны, без учета дефлегматора вообще - все прекрасно отстартстопилось, все 4 литра товарные одинакового запаха и градусности - один спиртометр показывает 98, другой 97.7 при 26С. Этот термометр показывал 74.75С очень долго - часа четыре, потом уполз на 74.85 еще часа на четыре. Предел стоял на 74.95С, там старт-стоп и произошел, за полчаса отобрал 150мл, потом плюнул, выключил (час ночи) и спать пошел.

По поводу отбора.
Головы отбирал со скоростью 100мл\час - отобрал 200мл и еще 100мл вроде совершенно нормального спирта от греха тоже забраковал. Всего 300мл
Тело отбирал на 900мл\час, на 500мл\час, на 700мл\час. Разницы по запаху, градусности и крепости я не обнаружил, м.б. из за отсутствия развитого обоняния, но жена тоже не нашла различий. Остановился на 700мл\час и не крутил отбор вообще, и при стартстопе тоже, ради пробы. Разницы опять не увидел - поток спирта (по струйкам) тот же, поток пара спиртового стабилен - короче, отбор не уменьшал.


У меня осталось литра четыре самогона - могу сегодня по мощности прогнать. Предположительная схема такая.
Перевожу регулятор Руди в режим стабилизации мощности. Выставляю такую мощность, чтобы давление в колонне было 20мм ртути. С фиксированной подачей мощности и отбором совершаю ректификацию. Предполагаю, что давление при росте тепловых потерь куба (незначительных, думается мне) упадет так же незначительно, и крутить даже несовершенный Регулятор не придется вовсе. Стоит ли тратить время.

Руди, дай мне пояснения по стабилизатору. Я хочу еще один с изменениями собрать - проверить повторяемость - раз и в корпус его вместе с овеном загнать - два. Надоели макетки на полу, надо до кучи собрать, однако...
Rudy Академик Питер 5.8K 1K
Отв.31  07 Апр. 09, 10:34, через 21 мин
Руди, как изменить схему твоего регулятора ШИМ-давления.
Скорее всего это не нужно. Но, если хочешь, можно сделать одну из 2 вещей.
1. Уменьшить период ШИМ до 1 сек (меньше - плохо) емкостью или резистором, лучше емкостью.
2. Перейти на брезенхема (процессор).

А про колебания манометра от от 14 до почти 200мм ртути при периоде в 3 секунды - врешь ты все, или у тебя ТЭН в кубе оголился.

Но с захлебом у тебя что-то не то. Ты бы набросал чертежик того, что ты сотворил с дефлегматором, сборником флегмы, узлом отбора и узлом возврата флегмы в колонну. И внимательно посмотри и расскажи поподробнее где и как происходит захлеб.
игорь223 Академик таганрог 29.7K 19.7K
Отв.32  07 Апр. 09, 11:13, через 39 мин
Тен оголится не мог - в кубе было около 20л жидкости - я отобрал 4.5литра, тен оголяется при 8-9литрах. Но - проверю, домой приду - гляну.
Захлеб не происходил, был предзахлеб - выброс отдельных капель и небольших струек от верха колонны к дефлегматору - как и должно быть, я думаю. Предзахлеб происходил, я думаю потому, что в колонне ни идеальные условия - там вода, а тут тебе уже 100% спирт. Чем выше по колонне, тем ниже давление, но больше спирта. Поэтому, по той теории, которой я пользуюсь, чем выше происходит стабилизация давления, тем ближе к предзахлебу мы можем подвести колонну - тем больше поток пара и флегмы мы можем стабилизировать. А на 2/3 колонны еще не чистый спирт, и примесь воды дает погрешность регуляции. Сегодня-завтра могу убрать термометр из под дефлегматора ( я за этим и стартстопил чисто по телу колонны) и вместо него сунуть второй датчик давления. До сих пор не могу прикинуть, будет там какой то избыток или нет. Скорее всего все же будет, ведть пар то там еще не конденсированный. Поэтому скорее всего кончится все стабилизацией давления именно там. Но для этого нужно еще поэкспериментировать.
С емкостью понял, уменьшу раза в два - три.

Что насчет стабилизации мощности - возиться или дальше с давлением продолжать?

А-а-а, понял.
Конечно не до 200, хи хи.
До 20, если быть еще точнее - до 19мм (сам понимаешь, какая разрешающая способность у мед манометра). Но колебания были стопудовые и очень ритмично попадающие в такт ШИМа и одинаковые ( по величине). И были именно ближе к концу процесса - их природу я не понимаю, поэтомцу и попросил предположительно обьяснить мне.
Rudy Академик Питер 5.8K 1K
Отв.33  07 Апр. 09, 16:39
Когда ты смотришь на колебания, нужно очень четко отделять колебания с частотой ШИМ, от более низкочастотных.

Колебания с частотой ШИМ - всегда будут. Но их величина очень мала и определяется инерционностью системы. Если у тебя 20 литров воды - насколько изменится ее температура (грубо) за 3 секунды?

Колебания с частотой в несколько раз меньшей чем частота ШИМ возникают, если петля обратной связи нестабильна. Если их амплитуда велика - их нужно отлавливать и убирать. Подбором амплитуды пилы и коэффициента усиления.
Игорь Академик - 7.4K 3.6K
Отв.34  07 Апр. 09, 16:53, через 14 мин
А мне чего то кажется, что 0,7 вторе БОЛьше, чем 0,2. Описка в цифрах?
игорь223, 04 Апр. 09, 07:39
Нет, не в цифрах а в словах. Уже исправил.
...
тогда выходит, что воды испаряется столько, чтобы давление поддержать на одном уровне, а спирта вверху при этом в три раза БОЛЬШЕ. Вот он и захлеб вверху.
игорь223, 04 Апр. 09, 09:26

Если давление в кубе постоянно, значит поток пара по колонне тоже не меняется, а значит и неизменно количество спирта, попадающего в дефлегматор.
По ходу процесса меняется количество испаряемой кубовой жидкости. Оно постоянно уменьшается, и к окончанию спирта в колонне оно достигает минимального значения - становится втрое меньше количества конденсируемого спирта (в миллилитрах жидкой фазы).

Причины верхнего захлёба ближе к окончанию процесса остаются загадочными.
Игорь Академик - 7.4K 3.6K
Отв.35  07 Апр. 09, 17:04, через 11 мин
Если у тебя 20 литров воды - насколько изменится ее температура (грубо) за 3 секунды?
Rudy, 07 Апр. 09, 16:39
Руди, мы не греем 20 литров воды. Её невозможно нагреть - она вся на границе кипения. Давая 3 секунды 2 кВт, мы тратим на испарение 6000 джоулей, испаряем 6,5 грамм спирта.
Этот испарившийся спирт занимает объем 4 литра и не зависит от объема кубовой жидкости.
игорь223 Академик таганрог 29.7K 19.7K
Отв.36  07 Апр. 09, 17:52, через 49 мин
Наверное, я не умею доходчиво обьяснять свои выводы из того, что вы пишете и я  наблюдаю на практике.
А на практике если у нас в кубе почти вода, а мы поддерживаем давление в районе куба, то испарившейся почти воды хватает, чтобы переиспарить в разы большего количества почти спирта, который находится вверху колонны. И этот спирт, конденсируясь в дефлегматоре, создает там захлеб, не успевая вернуться в колонну. Вот и вся причина захлеба, вот и вся предпосылка к тому, чтобы давление (поток пара) стабилизировать как можно выше. Я провел удачную ректификацию при стабилизации давления на 2/3 колонны - именно по этому выводу.
Завтра (сегодня Благовещенье - лень возится) я проверю избыточное давление под дефлегматором - а оно там есть, когда вынимаешь термометр - сквозит довольно успешно.
И, поскольку без термометра в дефлегматоре я могу обойтись вполне - (проверено опять же на практике) - следующий раз ректифицирую со стабилизацией давления в зоне чистого спирта, не сверля пока новых дырочек.
Если она пройдет успешно (а я не вижу причин против такого прогноза) то вопрос будет исчерпан. Если нет - значит мои дилетантские выводы ошибочны.

Ну а стабилизировать давление на 16мм ртути на 2/3 колонны и не мучаться больше с захлебами можно уже и сейчас, хи хи...
Rudy Академик Питер 5.8K 1K
Отв.37  07 Апр. 09, 18:26, через 34 мин
Руди, мы не греем 20 литров воды. Её невозможно нагреть - она вся на границе кипения. Давая 3 секунды 2 кВт, мы тратим на испарение 6000 джоулей, испаряем 6,5 грамм спирта.
Этот испарившийся спирт занимает объем 4 литра и не зависит от объема кубовой жидкости.Игорь, 07 Апр. 09, 17:04
С одной стороны, ты прав. Именно поэтому я и вставил пометку (грубо).

А с другой стороны - не так. Пусть есть нагреватель в жидкости, который нагрет так, что она непрерывно кипит. Если посмотреть температуру жидкости вокруг него, то рядом - Ткип, у стенки бака - ниже. Жидкость у поверхности нагревателя кипит  и замещается соседней жидкостью с температурой ниже Ткип и ее нужно немного нагреть, прежде, чем она закипит. Поэтому буферный нагреваемый объем есть. Он конечно намного ниже, чем объем бака - только непосредственное окружение нагревателя. Его эффективная величина зависит от многих параметров, размера и формы нагревателя, теплоизоляции бака и т.п.

Если учесть еще и теплопроводность как самого нагревателя, так и окружающей жидкости то и получится постоянная времени паровыделения.

Но, если в начале перегонки колебания давления малы, то в конце они должны быть еще меньше - теплота испарения единицы объема растет - а никак не больше. Значит работает какая-то другая причина.
AlexB Научный сотрудник Talaponia 1.4K 1.6K
Отв.38  07 Апр. 09, 19:51
Колонны пока ещё нет, дефлегматор недопаян, опыта соответственно - ноль, но почитал сегодня Стабникова и определённая логика относительно рассматриваемого вопроса прослеживается, так что не обессудьте - мысли дилетанта вслух, если чё не так, поправляйте.
Правило фаз Коновалова говорит, что из трёх параметров, определяющих состояние системы (температура, давление, концентрация) произвольно могут быть выделены два. В нашем случае, если в кубе задана концентрация раствора (а соответственно и пара) и стабилизируемое давление, то температура пара (и кубовой жидкости при кипении) будет иметь совершенно определённое, жёстко детерменированное значение, которое неизменно растёт. С течением ректификации, при отборе спирта из дефлегматора, концентрация спирта в паре над кубовой жидкостью постоянно снижается, а концентрация воды растёт (по законам Вревского, т.к. температура раствора растёт).
Что при этом происходит? По закону Дальтона о парциальных давлениях, давление смеси газов равно сумме парциальных давлений компонентов, и поскольку концентрация спирта уменьшается, а концентрация воды увеличивается, то в суммарном давлении пара в кубе доля парциального давления воды растёт, а доля давления спирта - падает. НО! Упругость паров спирта при температурах, сопровождающих ректификацию в 2,2-2,3 раза больше, чем у паров воды, т.е. парциальное давление пара воды в 2.2-2.3 раза меньше парциального давления пара спирта. Следовательно, суммарное давление в кубе по идее должно уменьшаться за счёт перераспределения парциальных вкладов в пользу воды. Но мы не позволяем давлению упасть, мы поддерживаем давление по прессостату, или с помощью ШИМ, тем самым увеличивая поток пара. Поэтому, по моему скромному и небесспорному мнению, поток пара не может быть постоянным в течение ректификации при стабилизации давления – поток пара, т.е. объём пара, проходящий через фиксированное сечение в единицу времени при стабилизации давления должен увеличиваться за счёт постоянно обедняющейся спиртом концентрации. Но температура этого пара постоянно растёт и поток тепловой энергии в дефлегматор должен при этом увеличиваться, а это как справедливо зафиксировал Игорь223, приводит к усилению масс-потоков в верхней части колонны. И мы получаем неизбежный и регулярный захлёб. При этом по идее должна расти температура воды на выходе из дефлегматора при условии её постоянного расхода. Интересно, кто нибудь вёл лог температуры воды на охлаждении? Кроме того, если правильно всё то, что написано выше, то мощность нагрева ТЭНами должна расти не только из-за увеличивающихся потерь при увеличении средней температуры раствора, а ещё и потому что для стабилизации давления требуется всё больше и больше испарять компоненту с большей удельной теплотой испарения. Кстати, правильно, очень не хватает лога мощности нагрева.
Чёрт, вот это трактат забубухал, кто дочитал, тому спасибо.
Rudy Академик Питер 5.8K 1K
Отв.39  07 Апр. 09, 20:08, через 17 мин
Всегда пожалуйста. Я так сходу, не могу оценить твоих утверждений про зависимость мощности и потока пара при фиксированном давлении в баке от концентрации спирта в баке. Тут аккуратно считать нужно, надеюсь ты это проделал. На правду похоже, но лучше бы еще кто-нибудь это подтвердил. У меня сейчас руки не дойдут.

Но можно это легко проверить. Мощность в баке равна (с точностью до теплопотерь) мощности в дефлегматоре. Состав пара в дефлегматоре практически фиксированный. Поэтому можно просто зафиксировать изменение средней мощности нагревателя бака в процессе перегонки и сразу все станет понятно с потоком пара в дефлегматор. Даже для Игоря223 измерить среднюю мощность (изменения в процессе перегонки)не проблема - выход управления оптроном через интегрирующую цепочку на вольтметр. А можно и электросчетчик поставить как он хотел.

Поскольку теплопотери меняются, результат стоит проверить непосредственно измерением отбора и ФЧ. Одна маленькая тонкость, нужно измерять не скорость отбора, а именно ФЧ, т.е. периодически, кратковременно, открывать полный слив, измерять его, и измерять скорость отбора. Сравнивая скорости полного слива и отбора получаем истинное ФЧ и определяем поток пара в дефлегматор.
Так более точно, но значительно более муторно.