Новости портала




Теоретические основы самогоноварения

Категория для новичков, читать всем обязательно!
Аватара пользователя
S66
Администратор
Администратор
Сообщения: 2296
Зарегистрирован: 20 авг 2012, 16:00
Репутация: 1
Откуда: Владивосток
Благодарил (а): 9 раз
Поблагодарили: 363 раза
Контактная информация:

[ Библиотека ]Теоритические основы самогоноварения

#1 Сообщение S66 » 13 мар 2016, 12:40

1. Испарение, кипение, конденсация
_______________________________________________________________________________________________________
Много вопросов возникает в связи с принципами работы моих самогонных аппаратов. К сожалению не все правильно понимают, как собственно они работают. Это и побудило меня написАть серию статей, посвящённых процессам испарения и конденсации. И так, начнём с самого простого – ИСПАРЕНИЕ и КИПЕНИЕ.
Мы имеем обычную ёмкость у (в нашем случае это перегонный куб), в которой мы будем кипятить обыкновенную воду. Не столь важно чем мы будем греть наш куб, будь то газ, электроплита, встроенные ТЕНы и т.д. В данном случае нам важно одно – мы подаём в куб тепловую энергию. Если этой энергии будет достаточно, и нам удастся нагреть воду до 100оС, то она естественно закипит. Так что же такое кипение? Пожалуй, для начала нужно определиться с понятием «испарение». Тут необходимо заметить – температура есть мера средней кинетической энергии молекул (далее просто энергия). Ключевое слово здесь СРЕДНЕЙ. Как известно, любая жидкость состоит из молекул. Т.е. в жидкости одновременно существуют молекулы с энергией эквивалентной 100о С и 10-ти, 50-ти и т.д. Молекулы притягиваются друг к другу за счет межмолекулярных связей, так вот, как только молекула накопит в себе энергию, способную разорвать эту связь, она переходит в газообразное состояние, т.е. испаряется. Покидая жидкость, эта молекула как бы «забирает» часть тепловой энергии жидкости, т.е. жидкость охлаждается. Естественно, испарение происходит всегда, и при 0оС, и при 100о С. Разница лишь в количестве молекул покидающих жидкость. Естественно, чем выше температура, тем большее количество молекул покинет её. При кипении происходит массовый разрыв межмолекулярный связей и молекулы переходят из жидкого состояния в газообразное, забирая энергию жидкости (охлаждая её). Чем больше мы будем подавать в куб тепловой энергии, тем большее количество молекул жидкости испарится, «охлаждая» её. Именно по этой причине нам ни когда не удастся нагреть воду выше 100о С (при нормальном атмосферном давлении). Один киловатт тепловой энергии испарит 1,6 литра воды за час.
Теперь давайте рассмотрим процесс конденсации. Конденсация есть процесс обратный испарению. Для того чтобы молекулы могли перейти из газообразного состояния в жидкое, им необходимо потерять часть энергии и восстановить межмолекулярные связи. Температура конденсации всегда меньше или равна температуре кипения. Запомните это, пожалуйста, это важно!!! Т.е. для конденсации молекулы она должны «отдать» часть своей энергии и восстановить межмолекулярные связи, без этого процесс конденсации не возможен! Я не случайно повторил эту мысль дважды. Давайте представим себе, что к нашему кубу подсоединён идеально утеплённый паропровод, а на выходе подсоединён холодильник. Что будет происходить с паром, проходящим по паропроводу? Да ни чего. Температура пара 100о С, температура стенок паропровода тоже 100о С, ни какой конденсации быть не может. На выходе паропровода мы будем получать точно такой же объём пара, что и на входе. Теперь давайте снимем нашу идеальную теплоизоляцию с паропровода. Мы с удивлением увидим, что пар на выходе стал холоднее и объём дистиллята уменьшился. На сколько? Тут всё зависит от длины паропровода и материала, из которого он изготовлен (способность теплопередачи). Именно способность передавать тепловую энергию определяет эффективность конденсации.
Что важно в этой главе?
    При испарении жидкость охлаждается.
    Температура конденсации меньше или равна температуре кипения.
    Конденсация есть процесс обратный испарению.
    При конденсации происходит нагревание охлаждающей поверхности.


Пьяный заяц - тоже зверь!

Аватара пользователя
S66
Администратор
Администратор
Сообщения: 2296
Зарегистрирован: 20 авг 2012, 16:00
Репутация: 1
Откуда: Владивосток
Благодарил (а): 9 раз
Поблагодарили: 363 раза
Контактная информация:

[ Библиотека ]Теоритические основы самогоноварения

#2 Сообщение S66 » 07 июн 2017, 10:00

Флегмовое Число
____________________________________________________________________________________________________
К великому сожалению, многие не совсем правильно понимают что такое Флегмовое Число. Так что же это за зверь? Давайте попробуем разобраться вместе. Начнём, пожалуй, с самого определения ФЧ, оно звучит так:
Флегмовое число - это отношение количества флегмы, возвращаемой в колонну на орошение насадки, к количеству отбираемого дистиллята.

ФЧ показывает сколько нужно возвратить флегмы в колонну, что бы «охладить» спиртосодержащий пар до нужной температуры (сконденсировать тяжелокипящие фракции). Как видно из определения, считать нужно именно количество дистиллята (спирта) сконденсированного в холодильнике колонны, часть которого пойдёт в отбор, другая должна возвратиться обратно в аппарат.
Изображение

Так из чего же складывается этот дистиллят? Как видно из рисунка на выходе холодильника-дефлегматора конденсируется не только спирт, поступивший из куба в виде пара, но и переиспарившийся спирт из флегмы. Флегмовое число, ни в коей мере не учитывает конденсат, образовавшийся в теле колонны, в процессе конденсации тяжелокипящих фракций (этот конденсат носит название «дикой», не регулируемой флегмы). Если аппарат идеален (точнее теплообмен в аппарате), то на выходе мы сможем отбирать ровно столько спирта, сколько его поступило из куба. В этом случае обратно в колонну будет возвращаться только то количество спирта, которое переиспарится из возвращаемой флегмы. И его будет хватать для охлаждения паров (в определённый момент времени). Есть ещё один фактор. В колонну возвращается холодная флегма, для её разогрева необходима энергия. Т.е. какое-то количество пара должно сконденсироваться, что бы нагреть холодную флегму. Это тоже увеличит ФЧ. Естественно, по мере уменьшения крепости кубового остатка растёт и температура пара. Как следствие, необходимо увеличить объём возвращаемого дистиллята. Это должно происходить на протяжении всего процесса дистилляции (ректификации). К концу прогона, когда в кубовом остатке содержится уже мизерное количество этанола, ФЧ будет стремиться к бесконечности (а отбор практически прекратится).
То, что мы рассмотрели выше, есть случай с «идеальной» колонной, с КПД 99%. Но, как известно, в мире нет ни чего идеального. В реалии, мы сталкиваемся с теплопотерями, и нам от этого не уйти. Другая сторона вопроса – не совершенство конструкции теплообменников. Яркий пример этому – насодочные РК, требующие многочасовой работы в режиме «сам на себя». Давайте рассмотрим и этот пример. Так в чем же «не совершенство» данного вида аппаратов? А оно заключается в том, что для повышения эффективности процессов тепломассообмена требуется увеличение площади контакта насадки. Это неизбежно ведёт к росту гидравлического сопротивления и, как следствие к потере производительности. Ведь большая плотность насадки требует большего объёма флегмы для её орошения. А нужно ли такое количество флегмы в колонне? Нет… хорошо «организованный» теплообменник справится с этой задачей гораздо эффективней, при меньшем объёме флегмы. Ну и, пожалуй, последний момент. Нужно ли такое количество флегмы вверху колонны? Ответ опять такой же – НЕТ. Большое количество флегмы необходимо только в низу колонны, а если быть точным, на первых 20-ти см. Именно там происходит наиболее интенсивный тепломассообмен между флегмой и паром, поступающим из куба. Причем, процессы в этой части колонны, не эффективны в большей степени из-за образования «ручейков» флегмы, что в значительной степени уменьшает ТМО и увеличивает количество спирта, возвращаемого в куб. Это то же не способствует повышению КПД насадочных колонн и неизбежно приводит к увеличению ФЧ. Нельзя сбрасывать со счетов и так называемый байпас-эффект. Это когда в колонне образуются два потока, двигающееся раздельно друг от друга, один поток флегмы, другой поток пара.
Что мы должны запомнить:
    Чем больше ФЧ, тем меньше производительность колонны.
    Рассчитать реальное ФЧ практически не возможно, можно лишь теоритически прикинуть объём флегмы, необходимой для нормальной работы колонны, но на практике он будет другой. Для каждого вида насадки, высот и диаметров колонны, будет своё ФЧ.
    Определить реальное флегмовое число можно только экспериментальным путём.
Пьяный заяц - тоже зверь!

Аватара пользователя
S66
Администратор
Администратор
Сообщения: 2296
Зарегистрирован: 20 авг 2012, 16:00
Репутация: 1
Откуда: Владивосток
Благодарил (а): 9 раз
Поблагодарили: 363 раза
Контактная информация:

Теоретические основы самогоноварения

#3 Сообщение S66 » 08 июн 2017, 00:46

резерв
Пьяный заяц - тоже зверь!


Вернуться в «С чего начать»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 1 гость