Тънкости при инсталиране на термометър в дестилационен куб

Термометърът в куб трябва да предоставя най-надеждната информация за правилна оценка на хода на дестилационния процес. В същото време основният въпрос не е къде да сложите термометъра, а защо изобщо да го поставяте? Какво искаме да видим или изчислим от показанията му? Ако подредите тези въпроси, останалите точки ще станат очевидни..

Затова нека започнем с няколко прости въпроса. Първият от тях: каква е силата на насипния материал в куб? За да отговорите, достатъчно е да знаете точката на кипене на насипния материал в момента..

Легенда:

• T1 е температурата на неподвижната маса;
• T2 е температурата на парата;
• Т3 - температура на парата на входа на колоната.

Всички са объркани от неправилния термин - "кубична температура". Възможно е директно да се измери температурата Т1 в течната зона или температурата на парата Т2. Изглежда, че и в двата случая това е "кубична температура", но не е. Ако измерим температурата на течността Т1, тогава я получаваме. Но след като научихме температурата на парата Т2, в бъдеще можем само да предположим, че тя е равна на Т1.

В момента на отделяне на пара от повърхността на кипене, T1 = T2. Но всеки момент парата губи температурата си. На изхода от куба към колоната е много по-студено от кипящата маса.

Степента на охлаждане на алкохолните пари зависи от топлинните загуби през страничните стени и капака на куба. Също така относително студен рефлукс, изливащ се от колоната, има значителен принос. Колко голяма е тази грешка? Измерената температура на парата може да варира от температурата на изпаряване до температурата на кондензация.

Ширината на този коридор може да се види ясно с помощта на добре познатата „риба“.

Да предположим, че 25% алкохолен разтвор кипи в куб. Изкачвайки се по стрелка 1 до пресечната точка с графиката на точката на кипене на течността (червена крива), след това я завъртаме по стрелка 2 и определяме точката на кипене (изпаряване) - 87 градуса. Преминавайки по стрелките по маршрута 1-3-4-5, ние определяме температурата на кондензация на парата, образувана в този случай - 80,5 градуса. Това означава, че стърчащата някъде в зоната на пара сонда за температура ще покаже температура от 80,5 до 87 градуса.

Колкото по-дълга и по-близо до кипящата повърхност е измервателната пръчка, толкова по-малко охладена пара ще срещне и колкото по-близо ще бъде показанието на термометъра до 87 градуса и обратно, толкова по-къса и по-близка до течащата храчка, както и кубът капак, пръчката за измерване е толкова по-близка, колкото е отчитането й до 80,5 градуса. Ако термометърът все още е поставен в дебела втулка, заварена към капака, тогава втулката, подобно на голям радиатор, ще премахне топлината и показанията на термометъра ще станат още по-непредсказуеми..

Грешката при измерването ще стане незначителна, ако сварите в куб течност, близка по състав до чист алкохол или вода. В този случай разликата между температурата на кондензацията и температурата на изпаряване ще клони към нула, заедно с възможната грешка в измерването. Но тук е лошият късмет - този диапазон не е интересен за дестилаторите.

Максималната разлика и възможната грешка попада в диапазона на дестилация - 93-98 градуса, а грешката може да бъде до 12 градуса.

Това е коридор, в който в зависимост от топлинните загуби температурата на парата ще бъде, т.е. максималната стойност на грешката. Всъщност това не се случва. Колкото по-добре са изолирани кубът и неговият капак, толкова по-малко са топлинните загуби и стойността на Т2 е по-близка до Т1.

Но има цена на грешка ... Да предположим, че термометърът в зоната на пара е показал 98 градуса, ние спряхме вземането на проби, мислейки, че в куба има само 2% алкохол. Всъщност температурата в насипно състояние е била 97 градуса, а алкохолното съдържание е с около 1,3% по-високо. При кубичен обем от 30 литра това са 400 грама изгубен 96% алкохол или 2 бутилки водка. Преждевременният преход към "опашки" отписа приблизително същото количество за многократно коригиране.Това е така, защото върхът на термометъра не беше в течната зона и с грешка от само 1 градус. Ако кубът е слабо изолиран, ужилването е далеч от повърхността на насипния материал и грешката е много по-голяма?

Определянето на общата температура от температурата на парата има несигурност, максималната стойност на грешката е неприемлива, тъй като загубите на алкохол ще бъдат много големи.

Знаейки точната стойност на температурата на насипното състояние, е възможно да се определи настоящата му сила и алкохолно съдържание в парите на входа на колоната. Имайки силата на продукта на изхода, е реалистично да се изчисли с колко етапа на разделяне (теоретични плочи) работи колоната в момента.

Това е много важна и необходима температура, единствена от всички, чиято абсолютна стойност трябва да бъде определена с максимална точност..

Долната температура е температурата на насипно състояние (течност), тя трябва да се измерва директно без посредничеството на пара, чрез спускане на термометъра в течната зона.

Всъщност какви ползи можете да очаквате от посредник, освен повредената информация?

Как да изберем дестилационен термометър

Всеки термометър има клас на точност. Това е важен параметър, на който трябва да се обърне внимание. Често недобросъвестни производители допълват продаваните кубчета с биметални термометри с клас на точност 2,5. Това означава, че при измерване на температурата, максималната грешка ще бъде 2,5% от максималната стойност по скалата на термометъра..

Ако стойността е 120 градуса, тогава грешката може да бъде до 3 градуса. Например, ако ще отрежем "опашките" при температура от 94 градуса и накрая ще видим тази температура на термометър, тогава всъщност реалната температура може да бъде от 91 до 97 градуса. И това е в допълнение към влиянието на други фактори, обсъдени по-горе..

При клас на точност 1,5, максималната грешка би била 1,8 градуса. Със същия клас на точност, термометърът с по-ниска максимална стойност на измерената температура ще бъде по-точен.

По правило електронните термометри дават по-висок клас на точност. Дори домакинският термометър за кухня има точност от плюс или минус 1 градус при скала от 0,1 градуса, но не е толкова просто. Абсолютната точност и разделителна способност за измерване на температурата са две различни неща. Такива термометри с основание се използват в колони, където не е важна самата температура, а нейната промяна. Тук 0,1 градуса играе роля. Когато измервате кубична температура, тя със сигурност ще даде по-точна температура от биметалния термометър, но не трябва да очаквате чудеса.

За по-точно измерване на температурата на неподвижната маса се използват електронни термометри от типа T-0.36-DS-A с външен температурен датчик, чиято разделителна способност и точност на измерване са 0.1 градуса. Вярно е, че обхватът на измерване е по-скромен: от -55 до 125 градуса, но за целите на дестилацията е точно. Има и недостатък - термодатчикът DS18B20 изисква втулка да бъде поставена в куб.

Най-простият и достъпен вариант за поставяне на температурния сензор е в втулката на нагревателния елемент. При инсталиране е достатъчно да го огънете няколко сантиметра отстрани и нагоре от нагревателните елементи.

Ако се вземе решение за инсталиране на втулка, е необходимо да се спазват прости изисквания: жилото на температурния сензор трябва да е на известно разстояние от нагревателния елемент, дъното и стените на тигана. Поне няколко сантиметра. Но не е нужно и да се увличате, втулката не трябва да пречи на инсталирането на допълнително оборудване, например фалшиво дъно. Също така втулката не трябва да е масивна, тъй като това не допринася за точността на измерванията. Добре е, ако вътрешният диаметър на втулката се приближава до диаметъра на температурния сензор, се препоръчва използването на термопаста.

констатации

1. Долният термометър трябва да бъде разположен само в областта на течността.
2. Когато избирате термометър, трябва да обърнете внимание на класа на точност, обхвата на измерване и разделителната способност..

Авторът на статията Игор Гор.