Проект укрепляющей части бражной колонны

Пообщались мы вчера с 223им и я поделился с ним идеей укрепляющей части для его непрерывной бражной колонны. Игорь попросил меня выложить проэкт на обсуждение, что я и делаю.

Сразу скажу, что идея не новая, неоднократно в разных вариантах встречалась на форуме...
Вот по мотимам этих идей предлогается обсудить следующую конструкцию:

Колонна представляет из себя кожухотрубник с водяным охлаждением, по сути это безнасадочная пленочная колонна.
Идея в том что для каждой крепости спирта имеется своя температура кипения.
Если вода охлаждения холоднее чем температура кипения пара идущего по трубкам то неизбежно будет происходить частичная конденсация. При повышении крепости пара, температура кимения понижается и когда она достигнет температуры охлаждающей жидкости пар перестанет конденсироваться.

Таким образом мы получаем некий фильт пропускающий на выход пар с заданой (температурой) крепостью.
Единственный параметр который требует регулеровки - температура воды на входе в кожухотрубник.
В продаже существуют (найти в интернете не получилось) термостатные смесители, которые сами чисто механически поддерживают выставленую температуру, никаких тебе ШИМов и электроники.

Воды в систему подается ровно столько чтобы обеспечить отъем энергии конденсации.
А мощеный циркуляционный насос обеспечивает противоточную циркуляцию воды в водяном кожухе.

Примечание: холодильник должен иметь большой запас по производительности, т.е. множество паралельных трубок.
Это нужно чтобы обеспечить эффективную конденсацию при очень малом температурном перепаде между паром и охлаждающей жидкостью.
Представляется целесообразным использовать водопроводную гофру из нержавейки.

Основным достоинством, которое так дорого Игорю, я бы назвал полное отсутствие регулеровок и обратных связей.
Не пребуется никакого регулирования в процессе перегонки, достаточно один раз в самом начале выставить термостатом нужную температуру воды и на быходе получим нужную крепость самогона.
Причем крепость однозначно определяется температурой.

ЗЫ: до кучи [Изгнанный Линас]

Игорь, можно просто подавать холодную воду в контур дозирующим насосом, например твоим любимым осмотическим, выставив нужную скорость подачи холодной воды.
Никаких тебе АСУ, ШИМов, ПИДов и прочих вумностей...

Kotische, это уже было - посмотри технологию ЛИНАС, и тут и дискуссию на абсклабе.

Хм. Что-то мне не нравится такой подход. Будет ли укрепление? Для укрепления надо переиспарять конденсат (пресловутый тепломассообмен). Одно дело, когда это происходит на поверхности насадки не участвующей в теплообмене (от нее тепло-то не отводится), а другое дело стенка трубы, откуда может отвестись тепла просто какие-то неимоверные количества.

С одной стороны - была колонна, ее утепляли как могли, а сейчас мало того что раздели, так еще и охлаждают принудительно.

Чтобы отфильтровать что-то ненужное, надо сначала добавить что-то ненужное. Откуда в 40% паре получится 90% пар?

steel.ne, таки всё логично говоришь!
Вполне возможно, что нихрена работать не будет.
Поэтому и хочется обсудить.

Ладно, теперь мои пять копеек.
Котищще поставил телегу слегонца поперек лошади, я попробую сделать более развернутую постановку задачи. Итак, что мы имеем.

Мы имеем выпарной модуль непрерыной перегонки браги. Или обедняющую часть бражной колонны. Снизу подается пар, причем (в моем случае, использование стабилизатора) мощность ПГ постоянна. К примеру - 3100Вт. Сверху подается брага. С помощью осмотического насоса. Подается настолько стабильно, что на выходе температура пара стабильно стоит с точностью до пяти!!! соток на всем перегоне.
То есть система настолько стабильна, что залив в куб 15 литров я засек время, и подойдя через 50минут нашел остаток браги примерно 1л, как и рассчитывал. Никаких регулировок, электроника нужна м.б. только для аварийных стопов.

Теперь по поводу укрепляющей части. Я совсем не против ее использования, НО - при одном условии. Если не нужно будет ничего регулировать. Это не заскок, а ТУ, логически оправданное. Поясню. Если мы городим оптимальный огород, то обедняющая часть колонны нагружена достаточно плотно, увеличение флегмы может приводить либо к захлебу, либо к недовыпариванию спирта. Поэтому мне нужен подобный квазистационарный поток флегмы из укрепляющей в обедняющую часть. Если применить старт-стоп, к примеру, по Тдефл - то появятся пульсации флегмы - нужно будет пульсировать брагой....рассыпается картинка.

Поэтому, в общем случае задача формулируется таким образом
Нужен простой механический делитель флегмы. Или пара, но об этом позже.
Поскольку подача браги (и спирта в ней) в систему предполагается постоянной, то и количество флегмы будет постоянным. Поэтому вполне возможно подойдет обычный игольчатый кран, открытый таким образом, чтобы в единицу времени через него успевало протечь фиксированное количество жидкости. Остальная и тоже фиксированная часть - обратно в укреплялку.
Либо - емкость, гле высота столба жидкости будет постоянной - и два жиклера из нее. Один в посудину, другой в укреплялку. Диаметрами жиклеров регулируем ФЧ.

Если же применять классический дефлегматор, то нужно осуществлять регуляцию таким образом, чтобы часть пара конденсировалась, а часть - прорывалась.

По мне - проще делить жидкость, а Котищще загорелся идеей парового отбора....так сорок минут и проболтали )))

Резюмируя вступление, еще раз хочу проговорить постановку задачи - получить механический делитель флегмы/пара с неизменным ФЧ. Которое можно один раз "накрутить" и забыть о нем.

П.С. Кстати о паре. Если механически делить его на пропорциональные части, потом одну часть конденсировать в приемник, другую - в укреплялку - как такая мысль?

П.П.С.Насадочная часть укреплялки может быть СПН, мочалки, вихревые тарелки - не суть важно. Там и будет происходить укрепление.

П.П.П.С. ))) Укрепляющая часть нужна ТОЛЬКО и ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО для рекуперации тепла фазового перехода. Вполне возможно, что теплообменник-конденсатор пара перед холодильником даст то же самое приращение производительности, что и укреплялка. Тогда данная ветка должна быть перенесена в сугубо теоретические изыски )))

игорь223, если правильно понимаю на выходе требуется получить СС с 92% спирта?

Кожухотрубник вещь превосходная.
Но как вспомню что я на эту скотину убил почти три недели - пока сделал оснастку, керны, шаблоны привалочных плит(куда трубы впаиваются) - то при одном вспоминании о кожухотрубнике у меня все опускается, не только руки.
И это учесть что у меня есть возможность пропайки на промышленном тигле с оловом - емкостью под 50 литров.

Именно по причине трудозатрат (нервов в основном) - я с огромным удовольствием задвинул в дальний угол свой проект второго кожухотрубника. несмотря на то что уже полностью приготовил все материалы. И переключился на охладитель со спиралью Архимеда с надеждой что это будет намного проще.
при почти таких же габаритах.

Серж 1, речь идет не об укреплении как таковом, а о рекуперации тепла, уносимого из системы с парами СС.
Укрепление как раз мне лично на фиг не нужно, СС в 35% прекрасно либо ректифицируется на РК, либо превращается в ХВ на БК.

игорь223,запутал вообще.Kotische про укрепление спиртовых паров говорит, тебе это и на фиг не нужно, так что в результате надо получить?

Diogi4, как бы более внятно написать!  )))

Прямо сейчас перегоняю 45 литров сахарной браги через выпарной модуль. Ощущение...разве что когда стиралку запустил с контроллером от Стила в полном обьеме. Ощущение хорошо сделанного устройства, реального, большого шага в направлении качества продукта и изящества реализации. Понимаю, что на подобных штуковинах уже сто лет промышленно гонят СС, но все равно - в бытовых условиях все как часы работает, и безо всяких ухищрений по регуляции.
Причем самогон КАЧЕСТВЕННО и ПРИНЦИПИАЛЬНО отличается от обычного парового. В лучшую сторону. Много лучшую.

В принципе, мне вполне достаточно СС крепостью 35%, который получается на истощающем выпарном модуле. Хошь - ректифицируй, хош - перегоняй на БК.
Поэтому далее - уже баловство, улучшения не качественные, но - количественные. ЗА то же время, с той жек мощностью, но перегнать максимально возможное количество литров браги, к примеру. Не 15, а 20, Или 25.
Стоит оно того, или не возиться больше?

Пути возни мы проговорили в иной ветке, про сарсапариллу. В конце следующей недели я проверю новый, оптимизированный выпарной модуль, с рекуперацией тепла по барде и конденсируемым парам самогона. Я считаю, что этого вполне достаточно для максимизации скорости при достижении отличной органолептики первичного СС. Руди считает, что нет - нужен укрепляющий модуль (правда доводов не приводит, только туману напускает). Котищще уперся в свою программу, которая говорит ему не о 10-15% ускорения (как считаю я) а о увеличении погона на 50%.

Я не против проверить и так, и так (все развлечение, а может быть и практический выхлоп). Тем более что конструкция модульная, можно доращивать. Но перед тем, как железяки заказывать - нужно четко понимать, как это сделать оптимально. Вот об этом и разговор, только Котищще его продолжил с того места, где мы в реале остановились - вот и не совсем понятно...
)))

Ощущение...разве что когда стиралку запустил с контроллером от Стила в полном обьеме. Ощущение хорошо сделанного устройства, реального, большого шага в направлении качества продукта и изящества реализации.игорь223, 02 Июля 10, 22:24

наверное ещё и дегустируешь в процессе... , понимаю. но задача так и не ясна.

А что-это у тебя парогенератор и паропровод не утеплены? Сначала утепли, а уж потом жалуйся на то, что у тебя не 30, а 22 л/час. Это уже не говоря о подогреве браги в дистилляторе и нагреве бардой поступающей в парогенератор воды.

ПГ утеплен по периметру пробкой сантиметровой. То что ты видишь - это внешний корпус, из коптильни нержавеющей, для эстетики )))
Паропровод я утеплил, трубу такую же, как на выпарном модуле, только тонкую, натянул. Но это брызги, а не экономия.

Ты-то как раз понимаешь, о чем я толкую, Акадэмик.))) В чем разница - рекуперация (после укреплялки) вс укрепления (внутри ее)- дай ответ. Токо не надо про изготовление итогового продукта - этот девайс ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ не для этих целей.

Вопрос номер два - деление флегмы/пара в заданном соотношении. Твое видение этого узла.

П.С. Про нагрев бардой воды для ПГ - красивое решение!!
Но в моем случае - неприменимое. Мне нужно, чтобы в подающей части ПГ вода как раз не кипела (иначе поплавок колебаться начнет) поэтому туда я подаю как раз комнатную воду - тогда Тподачи в испаритель ПГ примерно 90С.

Еще мысли вслух.
Пусть в выпарном модуле у нас тарелок явно с запасом, по отношению к необходимому для выпаривания количеству.
Вопрос - какая часть их при этом выключится из работы по выпариванию.

Нижняя, где температура станет 100С сразу на нескольких тарелках...или верхние будут все же работать в режиме укрепления - при условии что мы будем подавать избыточный поток браги. Такой, что только на последней тарелке-двух температура барды приблизится к кипению воды.
И, поскольку спирта будет подаваться (в бОльшем потоке браги) тоже с избытком, верхние тарелки выпарного модуля начнут работать в режиме укрепления/рекуперации.
И тогда вся эта ветка опять же теряет смысл - все и так будет работать "самотеком"??

А, граждане...))))

Поэтому мне нужен подобный квазистационарный поток флегмы из укрепляющей в обедняющую часть.игорь223, 02 Июля 10, 19:19

Я уже давал предложение в этом ключе.
Дефлегмацию обеспечивает упрошенный димрот - без восходящего участка. После "капальной петли" трубка опускается вниз, проходит сквозь всю насадку укрепляющей части и останавливается в уровне ввода браги. Рисовать, или понятно?
Твой стационарный поток браги обеспечит стационарное количество флегмы (расчет позже), питающей насадку, и одновременно - равномерный прогрев браги перед вводом в истощающую часть.

Та часть пара, которая не сконденсировалась, отбирается в виде пара. Всё. Никаких дополнительных регулировок и настроек. Только "предварительная настройка" - количество витков и длина трубы змеевика - недоделанного димрота.

Теперь расчеты.
Наша брага имеет крепостью 10% объемных - за какое-то время ИКС мы подаем через змеевик димрота 1 килограмм спирта и 12 килограмм воды с какой-то температурой.

Средняя крепость испаряемой браги  - 5%, значит средняя крепость поднимающегося пара - 35%

После испарения мы пропускаем пар через царгу с полутора теоретическими тарелками, она укрепляет пар до 80%об, или около 75% массовых.

Значит в зону дефлегмации за то-же время ИКС поднимается пар, содержащий 1 килограмм спирта и 330 грамм воды с температурой около 83°С.

Для полной конденсации этого пара от него нужно отнять
840 ^кДж/_кг х 1 + 2256^кДж/_кг х 0,33 кг = 1600 килоджоулей. Так как для обеспечения укрепления нужно обеспечить ФЧ на уровне 3-4, от пара нужно отнять 3/4 - 4/5 от этого количества тепла, то есть - 1200-1300 килоджоулей.

Отбирать тепло будем, одновременно нагревая брагу. Полезное с приятным.

Отобрав от паров 1300 килоджоулей тепла,  брага с одним килограммом спирта и 12 кг воды нагреется на :
1300 кДж : (4,2 ^кДж/_(кг*С) х 12 кг  + 2,4 ^кДж/_(кг*С) х 1 кг )= 25°С.

Значит димрот-змеевик должен иметь такой размер, чтобы брага внутри него грелась на 25 градусов. Это несложно.

Теперь допустим, что мы поставим супер-царгу на 20 тарелок (сантиметров 60 СПН) , и на входе сразу будем получать спирт процентов 95 массовых.

Тогда для полной конденсации этого пара нужно отнять от него
840 ^кДж/_кг х 1 + 2256^кДж/_кг х 0,05 кг = 950 килоджоулей.

Для обеспечить ФЧ на достаточном (и не больше!) уровне, от пара нужно отнять всего 600 килоджоулей. Может даже меньше.

Отобрав от паров 600-650 килоджоулей тепла,  брага с одним килограммом спирта и 12 кг воды нагреется на 12 градусов, а это уже совсем небольшой холодильник.

Кстати, Котище, с идеей равномерно-охлаждаемого холодильника я пришел в самогонное сообщество 3 года назад, и еще тогда от неё отказался. Это пустая затея. маленькая дельта температур потребует огромных контактных площадей.

маленькая дельта температур потребует огромных контактных площадей.Игорь, 03 Июля 10, 13:14

Тоже самое говорил ему и я....но тут не все очевидно, по размышлению. Если иметь медленный поток пара в такого рода "дефлегматоре", то площадь контакта можно сделать разумной. Вопрос только в целесообразности такого способа дележки )))

Игорь223, ты лучше прокомментируй расчеты.

Нарисуй схему, интересно поискать визуально грабли. Расчеты....расчеты похожи на реальность, даже с неидеальностью реальной реализации видно, что порядок точен.
По величине ФЧ некоторый вопрос - думается, его можно ополовинить влегкую?

А меня все больше забавляет практическая проверка моей болтовни в посте 14. Вроде все несложно, и железо, и алгоритм подбора соотношения мощность/поток барги.