Странности давления в начале процесса

спирт получается хороший, но мне нравятся графикиKD, 29 Июня 10, 20:57

Вот и мне тоже нравятся, но управление все-же осуществляет специализированный контроллер, заточенный только под это.
И вот сегодня делал очередную ректификацию азеотропа и получил снова непонятку:
Вначале выхода на режим давление на 2/3 поднимается до 20 мм рт. а температура там-же стоит и не растет. Давление устанавливается, затем спадает почти до нуля, а потом опять начинает расти - и вот после этого температура тоже начинает расти. Мощность при этом не регулируется (для получения захлеба при разгоне).
Кто может такое объяснить?
Самое интересное что при ректификации 40* СС такого нет.
Синий график - температура 2/3, шкала слева.
Желтый - температура в дефлегматоре
Красный - давление, шкала справа в мм.рт.ст

Захлёб вверху. Но неполныйAlexB, 29 Июня 10, 21:21

А чем? Ведь температура на 2/3 и дефлегматора стоит.
Сейчас добавлю температуру дефлегматора.

Если параллельно на графике появится третья кривая - либо температура в дефлегматоре, либо давление в кубе, всё будет гораздо понятней.
О, ты уже написал...
Сколько времени прошло от закипания до этого момента?

Сколько времени прошло от закипания до этого момента?Игорь, 29 Июня 10, 21:29

Внизу шкала в сек.
Быстрый разгон давления за 40 сек.
Полочка примерно 40 сек. (думаю там давление еще больще росло, вышло за ограничение на разрядную сетку)

Как пить-дать захлёбAlexB, 29 Июня 10, 21:42

Думал об этом, но захлеб не должен появляться на "ровном месте".
Если он образовался ниже 2/3 - тогда датчик давления не должен ничего показывать.
Если выше - давление будет расти НО и температура тоже должна резко пойти вверх.

Может быть у тебя на 2/3 колонны сужение?AlexB, 29 Июня 10, 21:55

Есть конечно, но пробка не сможет образоваться ДО сужения, ибо там флегма стечет быстро и при этом давление не сможет вообще расти.

Так в том-то и дело что ни одна температура не менялась!!! А датчик давления стоит рядом с термометром на 2/3.
Захлеб образуется выше сужения потому что в нем скорость пара возрастает и не дает флегме стечь. А до сужения он не может образоваться.

Давление устанавливается, затем спадает почти до нуля, а потом опять начинает растиV_B, 29 Июня 10, 20:16

Однозначный захлеб ниже точки установки датчика давления. Пока пар не дошел до дефлегматора - нет возвратной флегмы и, соответственно, захлеба. После начала возврата флегмы образуется захлеб ниже датчика давления. Пара становится меньше, меньше возвращаемой флегмы - захлеб рассасывается. Но вопросы - к автору установки датчика давления сверху.

Однозначный захлеб ниже точки установки датчика давления.Rudy, 29 Июня 10, 23:59

Не думаю. Поясню:
1. Давление будет расти ДО места захлеба а выше его вообще не будет - флегма не пустит пар дальше.
2. Флегмы из дефлегматора еще не было (обе температуры стоят).
И не надо переходить на "авторов места установки" - даже если установить датчик в куб - будет тоже-самое - я не регулировал в данный момент давление (мощность подводимая стояла жестко установлена на 90% от 3кВт)!!!

Да на нем просто так ни фига не рассмотреть, кривые не подписаны, приходится прыгать туда-сюда. Счас скачаю, попробую разглядеть.

При начальном прогреве колонны она, естественно, есть, но, в зависимости от теплоемкости насадки - размазана по высоте - флегма образуется только на переднем фронте температуры. Она сразу начинает течь вниз, а фронт сдвигается вверх и новая порция флегмы образуется выше и т.д. При этом первая флегма уже успевает стечь. При нашей насадке получается, в среднем небольшой поток.

А после прогрева - вся флегма образуется в одном месте и, образно, все эти потоки суммируются в каждой точке колонны. Если плохо объяснил скажи.

Ну вот, скачал. Такой маленький вопрос - а что образует давление в верхней части если колонна не прогрета и пара нет? Может аварийная трубка заткнута? Или имеет водяную пробку?

Ага, ты уже спросил.

V_B, может у тебя была просто пережата атмосферная трубка?AlexB, 30 Июня 10, 00:22

Нет.
Повторюсь - эта ситуация возникает каждый раз как я начинаю ректификацию азеотропа, а при обычной нет такого.
Раньше я не записывал начало, а сегодня решил это сделать и выложил.

ситуация возникает каждый раз как я начинаю ректификацию азеотропа, а при обычной нет такого.V_B, 29 Июня 10, 23:53

Азеатро имеет малую теплоту конденсации и большой объем жидкой фазы.
При той же самой мощности флегмы получается гораздо больше и она затыкает трубу.
Когда гоним с водой, большая теплота конденсации быстро прогревает насадку давая меньший объем флегмы, поэтому захлеб не случается.

Азеатро имеет малую теплоту конденсации и большой объем жидкой фазы.При той же самой мощности флегмы получается гораздо больше и она затыкает трубу.Kotische, 30 Июня 10, 01:03

Согласен, но если заткнет до датчика давления - не будет показаний, если после - температура должна резко пойти вверх.
У меня есть некоторые соображения:
При обычной ректификации бак заполнен у меня практически полностью (до 45 литров) и объем свободного воздуха маленький. Вот он при нагреве от СС (который греется долго) успевает выйти из колонны.
При ректификации азеотропа налито всего 10-12 литров и воздуха много - 40 литров. Нагрев 2,7кВт - это очень быстро и воздух нагреваясь и расширяясь выходит и нагревает насадку но не выделяет жидкости.

V_B, а ты при построении графика не мог случайно сдвинуть кривую давления влево?AlexB, 30 Июня 10, 01:13

Нет.
Я наблюдал это уже 2 раза при прошлых 2-х ректификациях азеотропа. Первый раз увидел но не придал значения, второй раз обратил внимание но запись не велась, а вот сегодня специально записал. Могу файл выложить.
У меня большой индикатор и я вижу сразу все параметры вместе.
Вначале без регулятора для обеспечения захлеба выхожу на режим, а потом в автомате стабилизирую.

воздух нагреваясь и расширяясь выходит и нагревает насадку но не выделяет жидкостиV_B, 30 Июня 10, 00:10

Сравни теплоемкость воздуха и насадки. И термометры на нуле. Чисти свою трубку аварийную.

Чисти свою трубку аварийную.Rudy, 30 Июня 10, 01:42

У меня она съемная, я ее одеваю при каждой ректификации.Из нее по паровой фазе постоянно выделяется спирт - именно спирт потому что я не могу по запаху его отличить от обычного.
Ладно, проведу еще раз подобную ректификацию, посмотрю все параметры колонны.

Захлёб вверху. Но неполныйAlexB, 29 Июня 10, 20:21

Как пить-дать захлёб.AlexB, 29 Июня 10, 20:42

Однозначный захлеб ниже точки установки датчика давленияRudy, 29 Июня 10, 22:59

при той же самой мощности флегмы получается гораздо больше и она затыкает трубу.Kotische, 30 Июня 10, 00:03

Люди, вас на второй год оставлять надо. Двоечники.
Захлеб бывает тогда, когда много либо пара, либо флегмы, либо и того, и другого. Посмотрите на график. Я его подредактировал для читабельности.
В момент подъема давления температура в колонне комнатная, там нет ни пара, ни флегмы. Значит подъем давления вызван НЕ захлебом.
Тогда чем?

Воздухом.

От начала до 2-й минуты.
При нагреве кубового содержимого происходит нагрев воздушного объема куба и медленный выход излишка наружу. Настолько медленный, что сопротивление линии не растёт и это практически не отражается на показаниях манометра.

от 2 до 3,8 минут
В момент закипания происходит быстрое поступление большого объема пара в куб, и пар вытесняет воздух через колонну, дефлегматор и трубку связи. Воздух не конденсируется и в полном объеме проходит этот путь. В колонне и дефлегматоре он практически не встречает сопротивления - насадка сухая, диаметр большой, но на выходе в атмосферу он вынужден проталкиваться через трубку связи, сечение которой в десятки раз меньше, а скорость в десятки раз больше, чем в колонне. Разумеется, на этом участке и накапливается давление. Это особенно проявляется в случае, если ректификатор одевает на трубку связи длинную тонкую трубку. Похоже, у нас именно такой случай.

Итак, достаточно холодный воздух, гонимый паром, устремляется через колонну, дефлегматор и трубку связи, и в период за эти 40 секунд в кубе накапливается избыточное давление порядка 0.03 - 0.05 атмосферы. Это достаточно для некоторого увеличения температуры кипения кубового содержимого.
По мере роста давления температура кипения кубовой жидкости растет, и энергия нагрева используется уже не только на парообразование, но и на догрев жидкости до растущей температуры кипения. Приток пара и поток воздуха через трубку связи плавно уменьшается, и к моменту 3,8 минуты давление это вызывает лавинообразное падение давления.
Одновременно с этим растущую часть потока составляет не воздух, а пар, который дальше дефлегматора не идёт, в тонкую трубку связи не попадает и не вносит своего вклада в нарастание сверхдавления.

3,8-4,2. Рост давления и сопутствующее ему увеличение температуры кипения  привело к прекращению кипения  и спаду давления. Кроме того, весомую часть газового потока составляет уже конденсируемый пар, который, прогревая насадку, конденсируется, остывает и падает в куб, задерживая возобновление интенсивного кипения. Поэтому в этом временнОм интервале часть мощности, которая раньше вырабатывала пар, теперь греет колонну, поэтому поток пара и давление меньше.

4,2-5.
Куб снова кипит, происходит постепенный прогрев колонны, и остатки воздуха вытесняется уже из колонны, снова поднимая давление.

5 и далее.
Воздух заканчивается, через трубку связи потока нет, давление приходит в норму колонна выходит в стабильный режим. Вот теперь возможен захлеб, но это уже другая песТня.

---------------------------------------------

Самое интересное что при ректификации 40* СС такого нет

Пытливые умы зададутся вопросом - почему это происходит при ректификации азеотропа и не наблюдается при обычной ректификации.

Причин две.
Первая - удельная теплота парообразования. Каждый киловатт нагрева выбрасывает воздух из куба с азеотропом раза в полтора быстрее, чем из куба с самогоном. Больше скорость - более выражен эффект роста давления на трубке связи.
Теперь мне двойка. От удельной теплоты парообразования кубовой смеси зависит масса вырабатываемого пара, но не объем. Киловатт испаряющей мощности образует практически одинаковые объемы пара и из воды, и из спирта. Объем пара не зависит от его спиртуозности.
Остаюсь на второй год
Вторая - Причина - количество кубовой жидкости, вернее количество воздуха в кубе.
При ректификации самогона коллега не жадничает и льет его в куб по максимуму. Воздуха в кубе остаётся мало, пары выбрасывают его в трубку связи очень быстро И эффект всплеска смыт, незаметен.
При ректификации азеотропа его льют в куб мало - наверное меньше половины. Воздуха остаётся много, и пока он успевает покинуть куб, наблюдается обсуждаемая ситуация...

Спасибо за внимание.

Картинку сделал более читабельной и понимабельной. Кстати, она кликабельна.

PS
V_B , ты, пожалуйста, следующую ректификацию в момент поднятия давления сними шланг с трубки связи. Интересно посмотреть влияние наличие-отсутствия шланга на величину давления.

Игорь, спасибо за развернутое подтверждение моих догадок.

V_B, я там текста добавил и постскриптум тебе написал. Увидь, плиз.

Теперь немного арифметики.
При кипении спирта, воды или их смесей в любом соотношении, при использовании ТЭНа мощностью 3 кВт, каждую секунду образуется примерно

3000 ^Дж/_сек : 840 ^Дж/_грамм : 46 ^грамм/_моль х 22,4 ^литра/_моль : 273 К х 350 К = 2,2 литра пара в секунду. Учитывая теплопотери куба, остановлюсь на двойке.
При закипании эта величина нарастает не сразу, а объем куба играет роль рессивера, выравнивая поток, поэтому в среднем буду считать среднюю скорость выдавливания воздуха из куба 1 литр (1000 см³) в секунду.

В колонне Двн 40 миллиметров этот поток будет идти со скоростью
1000 ^см3/_сек : (3.14 х 4² / 4) см² = 80 ^см/_сек. Ну пусть 1 ^м/_сек с учетом насадки, вызывая перепад давления примерно 200 мм.вод.столба на каждый метр высоты насадки.

При проталкивании этого потока воздуха через трубку связи Д_вн= 4 мм, скорость потока будет стремиться достичь 80 метров в секунду.
Такая скорость потока достижима только при перепаде давления порядка 4-5 метров водяного столба на каждый метр длины трубки. Но пока такое давление нарастет, весь воздух уже покинет куб  и эффект супердавления прекратится.