Как да направите колона за дестилация - изчисляване на системните параметри

Височина на тръбата. За да се осигури добра способност за задържане и разделяне, независимо от диаметъра, височината на дестилационната колона трябва да бъде от 1 до 1,5 м. Ако тя е по-малка, няма да има достатъчно място за сипещи масла, натрупани по време на работа, в резултат на това фюзелажът ще започне да се разпада. Друг недостатък е, че главите няма да бъдат ясно разделени на фракции. Ако височината на тръбата е по-голяма, това няма да доведе до значително подобряване на способността за разделяне и задържане на системата, но ще увеличи времето за шофиране, както и броя на "главите" и "облегалките за глава". С други думи, с увеличаване на височината на тръбата капацитетът за разделяне на дестилационната колона се увеличава с всеки допълнителен сантиметър намалява. Ефектът от увеличаването на тръбата от 50 см на 60 см е с порядък по-висок от от 140 см до 150 см.

Обем на куба на дестилационна колона

За да се увеличи добивът на висококачествен алкохол, но и да не се позволи преливане на роторната колона, по-голямата част (пълнене) на суров алкохол в куба е ограничена в диапазона от 10-20 обема на дюзата. За колони с височина 1,5 m и диаметър 50 mm - 30-60 l, 40 mm - 17-34 l, 32 mm - 10-20 l, 28 mm - 7-14 l.

Като се вземе предвид пълненето на куба за 2/3 от обема, 40-80 литра е подходяща за колона с вътрешен диаметър 50 mm, за 40 mm е 30-50 литра, за 32 mm е 20-30 литра, и за 28 mm тенджера под налягане.

Когато използвате куб с обем по-близо до долната граница на препоръчителния диапазон, можете безопасно да извадите едно чекмедже и да намалите височината до 1-1,2 метра. В резултат на това сивухите ще бъдат сравнително малки за пробив в селекцията, но обемът на „облегалките за глава“ ще намалее видимо.

Колонен източник и мощност на отопление

Тип табела. Самородното минало преследва много новодошли, които вярват, че ако преди сте използвали газова, индукционна или конвенционална електрическа печка, за да затоплите все още луната, можете да оставите този източник за колоната.

Процесът на ректификация значително се различава от дестилацията, всичко е много по-сложно и огънят няма да работи. Необходимо е да се осигури плавно регулиране и стабилност на подадената отоплителна мощност..

Електрическите печки, работещи според термостата в режим "старт-стоп", не се използват, тъй като веднага след като възникне краткотраен прекъсване на захранването, парата ще престане да влиза в колоната, а храчките ще се срутят в куб. В този случай ще трябва да започнете коригирането отново - с работата на колоната за себе си и избора на „цели”.

Индукционната готварска печка е изключително груба апаратура със стъпка промяна на мощността от 100-200 вата, а по време на ректификацията трябва да променяте мощността плавно, буквално 5-10 вата. Да, и е малко вероятно да бъде възможно да се стабилизира отоплението, независимо от колебанието на напрежението на входа.

Газова печка с 40 процента суров алкохол и 96-градусов продукт, излята в куб на изхода, представлява смъртна опасност, да не говорим за изменението в температурата на отопление.

Най-доброто решение е да вградите нагревателя с необходимата мощност в куба и да използвате реле за стабилизиране на изходното напрежение, например, PM-2 16A, за настройка. Можете да вземете аналози. Основното е да получите стабилизирано напрежение на изхода и възможност за плавна промяна на температурата на отопление с 5-10 W.

Захранване. За да загреете куба в приемливо време, трябва да започнете от мощност от 1 кВт на 10 литра суров алкохол. Така че за 50 l куб, напълнен с 40 литра, са необходими минимум 4 kW, 40 l - 3 kW, 30 l - 2-2,5 kW, 20 l - 1,5 kW.

С еднакъв обем кубчетата могат да бъдат ниски и широки, тесни и високи. При избора на подходящ контейнер трябва да се има предвид, че често кубът се използва не само за дестилация, но и за дестилация, следователно е необходимо да се изхожда от най-тежките условия, така че доставената мощност да не води до насилствено разпенване с емисии пръски от куба в тръбопровода за пара.

Експериментално беше установено, че при дълбочина на поставяне на PETN от около 40-50 см, нормалното кипене се случва, ако на 1 кв.м. см огледалата в насипно състояние имат не повече от 4-5 вата мощност. С намаляване на дълбочината допустимата мощност се увеличава, а с увеличаване намалява.

Има и други фактори, които влияят върху естеството на кипене: плътност, вискозитет и повърхностно напрежение на течност. Случва се емисиите да възникнат в края на дестилацията на кашата, когато плътността се увеличи. Следователно процесът на ректификация на границата на разрешения диапазон винаги е изпълнен с проблеми.

Обикновените цилиндрични кубчета имат диаметър 26, 32, 40 см. Въз основа на допустимата мощност върху повърхността на кубното насипно огледало 26 см, той ще работи нормално с мощност на отопление до 2,5 кВт, за 30 см - 3,5 кВт, 40 см - 5 кВт.

Третият фактор, определящ мощността на отопление, е използването на една от колоните на колелата без накрайник като sukhoparnik за борба с калника. За да направите това, е необходимо скоростта на парата в тръбата да не надвишава 1 m / s, при 2-3 m / s защитният ефект отслабва, а при големи стойности на пара ще задвижва храчките нагоре по тръбата и ще хвърля в селекцията.

Формула за изчисляване на скоростта на пара:

V = N * 750 / S (m / s),

когато:

• N - мощност, kW;
• 750 - изпаряване (куб. См / сек kW);
• S е площта на напречното сечение на колоната (кв. М).

Тръба с диаметър 50 мм ще се справи с накрайника за пръскане при нагряване до 4 кВт, 40-42 мм - до 3 кВт, 38 - до 2 кВт, 32 - до 1,5 кВт.

Въз основа на горните съображения избираме обема, размера на куба, силата на нагряване и дестилация. Всички тези параметри са в съответствие с диаметъра и височината на колоната..

Изчисляване на параметрите на рефлуксния кондензатор на дестилационната колона

Капацитетът на обратен хладник се определя в зависимост от вида на дестилационната колона. Ако изграждаме колона с течна проба или пара под обратен хладник, тогава необходимата мощност трябва да бъде не по-малка от номиналната мощност на колоната. Обикновено в тези случаи като кондензатор се използва хладилник Dimroth с капацитет за възстановяване 4-5 вата на квадратен метър. виж повърхността.

Ако колоната с избора на двойка над рефлуксен кондензатор, тогава номиналната мощност е 2/3 от номиналната. В този случай можете да приложите Dimroth или "риза". Капацитетът на използване на ризи е по-нисък от този на димро и е около 2 вата на квадратен сантиметър.

Освен това всичко е просто: разделяме номиналната мощност на мощност за рециклиране. Например за колона с вътрешен диаметър 50 мм: 1950/5 = 390 квадратни метра. см площ на Dimroth или 975 квадратни метра. вижте ризите. И така, хладилникът Dimroth може да бъде направен от 6x1 mm тръба с дължина 487 / (0,6 * 3,14) = 2,58 см за първия вариант, като се вземе предвид коефициентът на безопасност 3 метра. За втория вариант умножаваме по две трети: 258 * 2/3 = 172 см, като се вземе предвид коефициентът на безопасност 2 метра.

Ризата на ризата за колона 52 x 1 е 975 / 5.2 / 3.14 = 59 см * 2/3 = 39 см. Но това е за стаи с високи тавани.

Изчисляване на хладилник с директен поток

Ако резервоарът с директен поток се използва като охладител в колона за дестилация на течна дестилация, се избира най-малката и най-компактна версия. Достатъчна мощност от 30-40% от номиналния капацитет на колоната.

Хладилник с директен поток се прави без спирала в пролуката между кожуха и вътрешната тръба, след това се започва стартирането на кожуха и през централната тръба се подава охлаждаща вода. В този случай ризата се заварява върху тръбата за подаване на вода към обратен хладник. Това е малък „молив“ с дължина около 30 см.

Но ако един и същ източник на директен поток се използва както при дестилация, така и при дестилация, като е универсална единица, те изхождат не от нуждите на Република Казахстан, а от максималната мощност на нагряване по време на дестилация.

За да се създаде турбулентен поток пара в хладилника, което позволява да се осигури скорост на топлопреминаване най-малко 10 вата / кв. cm, необходимо е да се осигури скорост на парата около 10-20 m / s.

Обхватът на възможните диаметри е достатъчно широк. Минималният диаметър се определя от условията на създаване на голямо излишно налягане в куба (не повече от 50 mm колонна вода), а максималното чрез изчисляване на броя на Рейнолдс въз основа на минималната скорост и максималния коефициент на кинематична вискозитет на парите.

За да не навлизаме в ненужни подробности, даваме най-честото определение: „За да се поддържа турбулентен режим на движение на пара в тръбата, достатъчно е вътрешният диаметър (в милиметри) да не е повече от 6 пъти по-голяма от мощността на отопление (в киловати)“.

Препоръчителни диаметри на тръбите за пара

За да се предотврати проветряването на водната риза, е необходимо да се поддържа линейна скорост на водата най-малко 11 cm / s, но прекомерното увеличаване на скоростта ще изисква голямо налягане във водоснабдяването. Следователно, оптималният диапазон е от 12 до 20 cm / s.

За да кондензирате парата и охладите кондензата до приемлива температура, трябва да доставяте вода при 20 ° С в обем от около 4,8 куб. См / сек (17 литра на час) за всеки киловат входна мощност. В този случай водата ще се загрее до 50 градуса - до 70 ° C. Естествено, през зимата ще е необходимо по-малко вода, а при използване на автономни охладителни системи, около един и половина пъти повече.

Въз основа на предишни данни можете да изчислите площта на напречното сечение на пръстеновидното разстояние и вътрешния диаметър на ризата. Необходимо е да се вземе предвид наличният асортимент от тръби. Изчисленията и практиката показват, че пролуката от 1-1,5 мм е достатъчна, за да се изпълнят всички необходими условия. Това съответства на двойка тръби: 10x1 - 14x1, 12x1 - 16x1, 14x1 - 18x1, 16x1 - 20x1 и 20x1 - 25x1.5, които покриват целия диапазон от капацитети, използвани в дома.

Има още една важна подробност на рамета - спирална рана на тръба за пара. Такава спирала е направена от тел с диаметър, който осигурява пролука от 0,2-0,3 мм към вътрешната повърхност на ризата. Навива се със стъпка, равна на 2-3 диаметра на тръбата за пара. Основната цел е да се центрира тръбата за пара, в която по време на работа температурата е по-висока, отколкото в тръбата на ризата. Това означава, че поради термичното разширение, тръбата за пара се удължава и огъва, опирайки се към ризата, има мъртви зони, които не се измиват с охлаждаща вода, в резултат на това ефективността на хладилника рязко спада. Допълнителни предимства на спиралната намотка са по-дългите пътища и създаването на турбулентност в потока на охлаждащата вода..

Добре проектираният резервоар за преден поток може да използва до 15 вата / кв. см площ на топлопреминаване, което е потвърдено експериментално. За да определим дължината на охладената част на рамета, използваме номинална мощност 10 W / sq. см (100 кв. см / кВт).

Необходимата площ за пренос на топлина е равна на мощността на отопление в киловати, умножена по 100:

S = P * 100 (кв. См).

Дължината на външната обиколка на тръбата за пара:

Lokr = 3,14 * D.

Височина на охлаждащата риза:

H = S / L.

Обща формула за изчисление:

H = 3183 * P / D (мощност в kW, височина и външен диаметър на тръбата за пара в милиметри).

Пример за калкулатор за поток напред

Отоплителна мощност - 2 кВт.

Може би използването на тръби 12x1 и 14x1.

Площи на напречно сечение - 78,5 и 113 квадратни метра. mm.

Обемът на пара е 750 * 2 = 1500 кубически метра. см / с.

Скорости на пара в тръбите: 19,1 и 13,2 m / s.

14x1 тръба изглежда за предпочитане, тъй като ви позволява да имате запас от мощност, оставайки в препоръчителния диапазон на скоростта на пара.

Сдвоена тръба за риза - 18x1, пръстеновидната празнина ще бъде 1 мм.

Дебит на водата: 4,8 * 2 = 9,6 cm3 / s.

Площта на пръстеновидния процеп е 3,14 / 4 * (16 * 16 - 14 * 14) = 47,1 кв. мм = 0,471 кв. виждам.

Линейна скорост - 9.6 / 0.471 = 20 см / с - стойността остава в препоръчителните граници.

Ако пръстеновидната междина е 1,5 mm - 13 cm / s. Ако 2 mm, линейната скорост би спаднала до 9,6 cm / s и би трябвало да подава вода над номиналния обем, единствено за да не е хладилникът да е въздушен - загуба на пари.

Височина на ризата - 3183 * 2/14 = 454 мм или 45 см. Коефициентът на безопасност не е необходим, всичко се взема предвид.

Резултат: 14x1-18x1 с височината на охладената част 45 см, номиналният дебит на водата - 9,6 куб.м. см / с или 34,5 литра на час.

При номинална мощност от 2 кВт отопление хладилникът ще произвежда 4 литра алкохол на час с добро захранване.

Ефективните и балансирани камери за дебит по време на дестилация трябва да имат съотношение между честотата на вземане на проби и отоплителната мощност и консумацията на охлаждаща вода от 1 литър / час - 0,5 кВт - 10 литра / час. Ако мощността е по-висока, ще има големи топлинни загуби, малки - полезната енергия за отопление ще намалее. Ако водният поток е по-голям, резервоарът с директен поток има неефективна конструкция.

Дестилационна колона може да се използва като варка. Оборудването за колони за варене има свои собствени характеристики, но втората дестилация се различава главно в технологията. Има повече функции за първата дестилация и отделните възли може да не са приложими, но това е тема за друга дискусия..

Въз основа на реалните нужди на домакинствата и съществуващия асортимент от тръби ще изчислим типичните варианти за колона за дестилация, използвайки горната методология.

P.S. Изказваме благодарността си за систематизирането на материала и помагаме при подготовката на статията на потребителя на нашия форум Игор Гор.