Analizzando le query dei motori di ricerca che portano i visitatori al mio blog, sono giunto alla conclusione che l'essenza del funzionamento del condensatore a riflusso e della colonna di pellicola stessa non è del tutto chiara a tutti. Si differenzia quindi da un lato da un apparecchio convenzionale e dall'altro da una ricolonna.

Proviamo a capire più nel dettaglio cosa sta succedendo qui. Cominciamo dai termini. Come ci dice Wikipedia:

Rettifica(dal latino rectus - dritto e facio - faccio) è il processo di separazione di miscele binarie o multicomponenti dovuto allo scambio di massa e di calore in controcorrente tra vapore e liquido. La rettifica può essere effettuata periodicamente o continuamente. La rettifica viene effettuata in dispositivi a colonna a torre dotati di dispositivi di contatto (piastre o imballaggio), colonne di rettifica.

Distillazione (lat. distillatio - gocciolamento) - distillazione, evaporazione del liquido seguita dal raffreddamento e condensazione del vapore.

Dall'analisi comparativa di questi termini risulta chiaro che in un caso si ha un passaggio diretto del vapore al refrigeratore/condensatore (distillazione), mentre nel secondo caso parte del vapore condensato ritorna sotto forma di liquido , reagisce ripetutamente con il vapore appena formato (rettifica) e solo allora va al condensatore. Il risultato di questa ripetuta rievaporazione è una separazione qualitativa della miscela nelle sue parti costituenti (e un notevole rafforzamento del prodotto riducendo al contempo la produttività complessiva). Quelli. come risultato della rettifica otteniamo una serie di prodotti diversi (separatamente alcool, acqua, olio di mistilo) e come risultato della distillazione otteniamo un prodotto più o meno omogeneo (alcol, acqua e olio di mitilo insieme). Permettetemi di ricordarvi che il termine “olio di misoli” è collettivo e denota un certo complesso di sostanze e composti che fanno parte dei distillati/materie prime contenenti alcol rettificato oltre all'acqua e all'alcol stesso (vedi). Oltre ai componenti dannosi per la salute, il fusel contiene anche componenti aromatizzanti e aromatici, la cui presenza nel prodotto finito è spesso accolta con favore.

Pertanto, il separatore dei concetti di distillazione e rettifica è “scambio di massa e calore in controcorrente tra vapore e liquido” . Come e quando si verifica? O, in altre parole:

Cos'è un condensatore a riflusso?Un condensatore a riflusso è essenzialmente un frigorifero/condensatore, che può essere progettato strutturalmente secondo diversi design. Il suo scopo principale è quello di condensare parte del flusso di vapore in passaggio in un liquido (chiamato catarro) e dirigere nuovamente questo liquido nel cubo verso il flusso di vapore. Quando incontra il vapore, la flemma si riscalda e si trasforma tutto/parzialmente in vapore. E ancora si condensa con un condensatore a riflusso e scorre di nuovo nel cubo, e così via. È importante comprendere una serie di condizioni che massimizzano i vantaggi di tale progettazione:

1. Per una rievaporazione massimamente efficiente, lo spessore del flusso/strato di riflusso dovrebbe essere minimo e l'area del flusso dovrebbe essere massima. Pertanto, nei tubi cavi, il reflusso dovrebbe fluire uniformemente in uno strato sottile lungo la parete interna del tubo, formando una pellicola, da cui il nome "pellicola". Se si utilizza una colonna riempita con qualsiasi imballaggio con una superficie sviluppata, è possibile aumentare significativamente l'area di contatto dell'espettorato che avvolge l'imballaggio e il vapore - da qui il nome "imballato"

2. Per formare una pellicola stabile, il tubo deve stare rigorosamente in verticale, da qui la "colonna". Anche con una leggera inclinazione della colonna, il reflusso tende a formare un rivolo su un lato della superficie interna del tubo e la pellicola cessa di formarsi.

3. La colonna (o meglio, la parte di essa in cui avviene il contatto tra riflusso e vapore) deve avere un'altezza sufficiente a stabilizzare i processi di trasferimento di calore e di massa vapore/riflusso. Almeno 50 diametri. Grazie al trasferimento di calore e massa stabilizzato e con un'altezza sufficiente della colonna, in essa si forma una distribuzione zonale delle frazioni in base alla temperatura di evaporazione (cioè la separazione stessa). Le frazioni a punto di ebollizione più basso occupano la parte superiore della colonna perché evaporano più velocemente e più facilmente, mentre le frazioni a punto di ebollizione più alto rotolano più in basso. Pertanto vengono selezionati per primi quelli bassobollenti, poi quelli che seguono per punto di ebollizione, ecc. Otteniamo un prodotto ben separato, selezionato in diversi contenitori in base al punto di ebollizione.

Perché le colonne sono divise in colonne mash e colonne di rettifica?

Innanzitutto, per ottenere alcol rettificato (RU), la capacità di separazione di una colonna a film non è sufficiente: è necessaria una colonna impaccata.

In secondo luogo, se si utilizza il mosto come materia prima per una colonna impaccata e non l'alcol grezzo (CR) della prima distillazione diretta, l'imballaggio si sporcherà molto rapidamente e smetterà di funzionare normalmente.

Quindi risulta che la colonna di ammostamento è pellicola e la colonna di rettifica è imballata.

Tuttavia il condensatore a riflusso è parte integrante di entrambe le strutture.

PS In quello che ho scritto più tardi ci sono illustrazioni che mostrano come funziona un deflegmatore a camicia di una colonna di film.

Come realizzare da soli un condensatore a riflusso Puoi guardare la colonna mash nella sezione 2.

Come sempre, accetto domande, commenti e critiche.

Deflegmatore: un elemento importante di un distillatore di chiaro di luna e le sue caratteristiche

Moonshine ancora con il piroscafo. Ci sono altri nomi per questa unità: coppa, coppa. Scegliamo la seguente designazione, condensatore a riflusso. È il più accurato e pertanto verrà utilizzato più avanti in questo articolo.

Per comprendere meglio le caratteristiche del funzionamento del condensatore a riflusso, passiamo prima alla teoria. Il prodotto finale, che può essere ottenuto mediante distillazione in un apparecchio classico, è il mosto (alcol grezzo). I suoi componenti includono non solo i componenti necessari, ma anche quelle impurità che devono essere rimosse. Acidi grassi, alcoli saturi, aldeidi: questi e alcuni ingredienti sono generalmente chiamati oli di fusoliera. Danno al prodotto un sapore e un odore sgradevoli e ne cambiano il colore.

La loro separazione può essere effettuata tenendo conto dei seguenti fattori:

Il punto di ebollizione dell'alcol etilico, 78°C, è inferiore al parametro corrispondente delle impurezze sopra elencate.

Gli oli fusiformi possono evaporare in quantità abbastanza grandi alla temperatura specificata.

In pratica, queste funzionalità vengono utilizzate come segue. Il condensatore a riflusso crea le condizioni adatte alla condensazione. Va ricordato che durante questo processo avviene un costante apporto di calore con nuove porzioni di vapore, che porta alla rievaporazione dell'alcol etilico. Tuttavia, per altre frazioni questo livello di temperatura non è sufficiente, quindi indugiano in questo contenitore e si accumulano nella sua parte inferiore.

Un chiaro di luna crea ancora vapore che contiene alcol etilico e varie impurità estranee.

Quando entra in un contenitore con una certa pressione, si verifica una leggera diminuzione della temperatura dovuta al trasferimento di calore alle pareti del dispositivo e alla sua ulteriore rimozione nell'atmosfera circostante.

Si forma condensa sulle superfici interne del serbatoio del condensatore a riflusso. La pressione del vapore nel volume di lavoro diminuisce.

Le frazioni non necessarie, il cui punto di ebollizione è più alto, si accumulano nella parte inferiore del contenitore. Successivamente vengono rimossi da esso.

Continua l'ebollizione dell'alcol etilico. Questo componente, insieme al vapore, esce in un altro foro. Successivamente, attraverso il tubo, il vapore con alcool etilico entra nella serpentina, dove si condensa.

Alambicchi al chiaro di luna Alambiki

Come puoi vedere, il principio di funzionamento del condensatore a riflusso è abbastanza semplice, ma allo stesso tempo questa tecnologia, non difficile da implementare, consente di ottenere una qualità di purificazione abbastanza elevata, del tutto paragonabile alla classica doppia distillazione . Il lettore attento ha già notato che durante l'esecuzione delle operazioni di lavoro non utilizziamo alcun riscaldamento aggiuntivo o procedure che richiedono tempo. Infatti, dopo un'opportuna configurazione, l'intero processo avviene in autonomia, senza l'intervento dell'utente. Deve solo svuotare periodicamente il serbatoio di stoccaggio del condensatore a riflusso e rimuovere gli oli di fusoliera ivi raccolti.

Sottolineiamo che la presenza di un tale elemento nell'intero sistema blocca automaticamente l'ingresso accidentale di mosto nel prodotto finito, che può avvenire durante le operazioni di lavoro, ad esempio in caso di forte riscaldamento. Affinché un tale "fusibile" svolga questa funzione in modo impeccabile, sarà sufficiente posizionare il tubo di ingresso 8-10 mm più in basso rispetto al tubo di uscita.

Vale anche la pena occuparsi della dissipazione del calore. In questo caso, gioca un ruolo particolarmente importante. Tale processo dipenderà dallo spessore delle pareti del contenitore, dalla loro area, dalla conduttività termica del materiale con cui sono realizzate, dalle temperature esterne ed interne. Va tenuto presente che la temperatura all'interno del contenitore non cambierà in modo significativo quando si utilizzano potenze di riscaldamento diverse. In pratica ciò significa che quando si fa bollire il mosto con uno o due kilowatt di elettricità fornita all'elemento riscaldante, la temperatura del vapore sarà all'incirca la stessa.

D'altra parte non dobbiamo dimenticare che, a parità di condizioni, la pressione cambierà notevolmente (con una bollitura più intensa del mosto). Pertanto, la quantità di calore che passa per unità di tempo attraverso un volume limitato sarà diversa. Anche le sue perdite saranno diverse. Se parliamo di significato pratico, va notato che con una potenza inferiore sarà possibile ottenere una pressione più bassa e, di conseguenza, una condensazione più intensa di frazioni non necessarie che bollono ad alte temperature.

In ogni caso specifico, sarà necessario adattare il condensatore a riflusso alle caratteristiche che possiede ancora un certo chiaro di luna. Molto spesso, per creare un tale elemento vengono utilizzati barattoli di vetro trasparenti. Costano poco e sono disponibili in diverse dimensioni. Con il loro aiuto, l'ispezione visiva è facilitata. Se si accumula una quantità sufficientemente grande di olio di mitilo, questi rifiuti possono essere rimossi rapidamente.

Per realizzare la parte superiore del condensatore a riflusso è adatto un normale coperchio in lamiera. Ad esso sono saldati i tubi di ingresso e di uscita. Sarà sufficiente garantire semplicemente la necessaria tenuta alla giunzione tra il coperchio e il barattolo. Per migliorare il trasferimento di calore, è possibile utilizzare il flusso d'aria esterno nel contenitore utilizzando un ventilatore appropriato o altra attrezzatura. Alcuni utenti creano sistemi di raffreddamento speciali utilizzando bobine. Tali progetti sono più complessi, ma consentono una rimozione più efficiente del calore in eccesso.

Quando si utilizza questa tecnologia, si apre un ampio campo di attività per l'implementazione di una varietà di progetti:

Il condensatore a riflusso può essere realizzato utilizzando singoli tubi di rame (per ingresso e uscita), ciascuno dei quali è fissato al coperchio tramite attacchi filettati. Per una migliore tenuta, è necessario utilizzare uno speciale nastro idraulico progettato per l'intervallo di temperature appropriato.

Per sperimentare la diminuzione della pressione, puoi provare diversi numeri di tubi. Dopo aver ottenuto il risultato desiderato, sarà garantita una sigillatura di alta qualità riempiendo l'assieme con la quantità richiesta di saldatura.

Se il chiaro di luna è ancora di piccole dimensioni e non è richiesta una produttività particolarmente elevata, è possibile scegliere un barattolo appropriato, non grande.

È chiaro che ciascuna opzione specifica avrà risultati diversi. Tuttavia, possiamo fornire cifre approssimative ottenute a seguito degli esperimenti:

La forza del prodotto finale va da 42° a 47°.

La quantità di chiaro di luna ottenuta è di 6 litri.

La quantità di oli di fusoliera raccolti varia da 250 a 350 ml.

Gli scarti di questa produzione sono una miscela dall'odore sgradevole. Deve essere prontamente smaltito nella rete fognaria. Non è necessario pensare che il condensatore a riflusso sia un elemento ridondante. Non è costoso, ma allo stesso tempo molto efficace. Il suo utilizzo è molto apprezzato da amatori e professionisti. Naturalmente, questo dispositivo da solo non è in grado di fornire un risultato ideale. Sarà ottenuto solo utilizzando prodotti di partenza di alta qualità. Sarà necessaria un'attenta preparazione del mosto con il rispetto preciso delle condizioni richieste. Non meno importanti sono la progettazione dei dispositivi, i materiali con cui sono realizzati e la corretta selezione degli algoritmi per lavorare con essi.

Il tipo più comune di scambiatore di calore nell'industria è quello a fascio tubiero. L'opzione di progettazione dipende dalle attività che devono affrontare gli utenti. Un generatore a fascio tubiero non deve essere necessariamente multitubo: anche un normale condensatore a riflusso del tipo a camicia, un frigorifero del tipo "tubo in tubo" a flusso diretto (a) o controflusso (b) sono anch'essi a fascio tubiero. sistemi a tubi e tubi.

Vengono utilizzati anche scambiatori di calore a passaggio singolo con movimento incrociato dei liquidi di raffreddamento (c). Ma il più efficace e spesso utilizzato per gli scambiatori di calore multitubo è il circuito a flusso incrociato multipasso (d).

Con questo schema, un flusso di liquido o vapore si muove attraverso i tubi e il secondo refrigerante si muove verso di esso a zigzag, attraversando ripetutamente i tubi. Si tratta di un ibrido di opzioni a flusso controcorrente e flusso incrociato, che consente di rendere lo scambiatore di calore il più compatto ed efficiente possibile.

Il principio di funzionamento degli scambiatori di calore a fascio tubiero e il loro ambito di applicazione

Nella produzione del chiaro di luna, i frigoriferi a flusso incrociato multi-pass sono solitamente chiamati frigoriferi a fascio tubiero (CHT) e la loro versione a tubo singolo è chiamata frigorifero a controflusso o a flusso diretto. Di conseguenza, quando si utilizzano queste strutture come condensatori a riflusso - condensatori a riflusso a fascio tubiero e a camicia.

Negli alambicchi domestici, nelle colonne di ammostamento e di distillazione, il vapore viene fornito a questi scambiatori di calore attraverso tubi interni e l'acqua di raffreddamento viene fornita all'involucro. Qualsiasi tecnico del riscaldamento industriale ne sarebbe indignato, poiché è nei tubi che si può creare un'elevata velocità del refrigerante, aumentando significativamente il trasferimento di calore e l'efficienza dell'impianto. Tuttavia, i distillatori hanno i propri obiettivi e non sempre necessitano di un’elevata efficienza.

Ad esempio, nei condensatori a riflusso per colonne di vapore, al contrario, è necessario attenuare il gradiente di temperatura, allargare il più possibile la zona di condensazione in altezza e, condensata la parte necessaria del vapore, evitare un eccessivo raffreddamento del riflusso . E anche regolare con precisione questo processo. Vengono in primo piano criteri completamente diversi.

Tra i frigoriferi utilizzati nella produzione del chiaro di luna, i più utilizzati sono quelli a serpentina, a flusso diretto e a fascio tubiero. Ognuno di essi ha il proprio ambito di utilizzo.

Per i dispositivi con produttività bassa (fino a 1,5-2 l/ora), è più razionale utilizzare piccole bobine a flusso continuo. In assenza di acqua corrente, le serpentine danno un vantaggio anche ad altre opzioni. L'opzione classica è una bobina in un secchio d'acqua. Se è presente un sistema di approvvigionamento idrico e la produttività del dispositivo è fino a 6-8 l/h, le unità a flusso diretto progettate secondo il principio "tubo nel tubo", ma con uno spazio anulare molto piccolo (circa 1 -1,5 mm), sono avvantaggiati. Sul tubo del vapore viene avvolto a spirale un filo in incrementi di 2-3 cm, che centra il tubo del vapore e allunga il percorso dell'acqua di raffreddamento. Con potenze di riscaldamento fino a 4-5 kW, questa è l'opzione più economica. Una macchina a fascio tubiero può, ovviamente, sostituire una macchina a flusso diretto, ma i costi di produzione e il consumo di acqua saranno più elevati.

Nei sistemi di raffreddamento autonomi il fascio tubiero viene utilizzato in primo piano poiché non richiede assolutamente alcuna pressione dell'acqua. Di norma, per un funzionamento di successo è sufficiente una normale pompa per acquario. Inoltre, con potenze di riscaldamento di 5-6 kW e oltre, un frigorifero a fascio tubiero non diventa praticamente alcuna alternativa, poiché la lunghezza di un frigorifero a passaggio singolo per l'utilizzo di potenze elevate sarà irrazionale.

Per i deflemmatori delle colonne di mosto la situazione è leggermente diversa. Con diametri di colonna piccoli, fino a 28-30 mm, una normale camiciaia (in linea di principio, la stessa macchina a fascio tubiero) è la più razionale.

Per diametri di 40-60 mm, il leader è Si tratta di un dispositivo di raffreddamento ad alta precisione con chiara controllabilità della potenza e assoluta incapacità di ventilare. Dimrot ti consente di configurare le modalità con il minor sottoraffreddamento a riflusso. Quando si lavora con colonne impaccate, grazie al suo design, permette di centrare il ritorno del riflusso, irrigando al meglio l'impaccamento.

Il guscio e il tubo vengono alla ribalta nei sistemi di raffreddamento autonomi. L'irrigazione dell'ugello con riflusso avviene non al centro della colonna, ma lungo l'intero piano. Questo è meno efficace di Dimrot, ma abbastanza accettabile. In questa modalità il consumo di acqua della macchina a fascio tubiero sarà nettamente superiore a quello della Dimroth.

Se hai bisogno di un condensatore per una colonna con estrazione di liquidi, Dimroth non ha rivali grazie alla precisione di regolazione e al basso sottoraffreddamento a riflusso. Per questi scopi viene utilizzato anche un fascio tubiero, ma il raffreddamento eccessivo del riflusso è difficile da evitare e il consumo di acqua sarà maggiore.

La ragione principale della popolarità dei tubi a fascio tubiero tra i produttori di elettrodomestici è che sono più universali nell'uso e le loro parti sono facilmente unificabili. Inoltre, l'uso di condensatori a riflusso a fascio tubiero in dispositivi di tipo "costruttore" o "inversione" è fuori concorrenza.

Calcolo dei parametri di un deflegmatore a fascio tubiero

Il calcolo dell'area di scambio termico richiesta può essere eseguito utilizzando un metodo semplificato.

1. Determinare il coefficiente di scambio termico.

Formule per i calcoli:

R = h / λ, (m2 K)/W;

Rs = R1 + R2 + R3 + R4, (m2 K)/W;

K = 1 / Rs, W / (m2 K).

2. Determinare la differenza di temperatura media tra vapore e acqua di raffreddamento.

Temperatura del vapore di alcol saturo Тп = 78,15 °C.

La potenza massima del condensatore a riflusso è necessaria nella modalità di funzionamento semovente della colonna, che è accompagnata da una fornitura d'acqua massima e da una temperatura di uscita minima. Pertanto assumiamo che la temperatura dell'acqua in ingresso al fascio tubiero (15 - 20) sia T1 = 20 °C, in uscita (25 - 40) - T2 = 30 °C.

Твх = Тп - Т1;

Tout = Tp - T2;

Calcoliamo la temperatura media (Tav) utilizzando la formula:

Tsr = (Tin - Tout) / Ln (Tin / Tout).

Cioè, nel nostro caso, arrotondato:

Tout = 48°C.

Tav = (58 - 48) / Ln (58 / 48) = 10 / Ln (1,21) = 53 °C.

3. Calcolare l'area di scambio termico. In base al coefficiente di scambio termico (K) e alla temperatura media (Tav) noti, determiniamo la superficie necessaria per lo scambio termico (St) per la potenza termica richiesta (N), W.

St = N/(Tav*K), m2;

Se, ad esempio, dobbiamo utilizzare 1800 W, allora St = 1800 / (53 * 1493) = 0,0227 m 2, ovvero 227 cm 2.

4. Calcolo geometrico. Decidiamo il diametro minimo dei tubi. Nel condensatore a riflusso, la flemma si dirige verso il vapore, quindi è necessario soddisfare le condizioni per il suo libero flusso nell'ugello senza eccessivo sottoraffreddamento. Se realizzate tubi con un diametro troppo piccolo, potete provocare un soffocamento o un rilascio di reflusso nell'area sopra il condensatore a riflusso e più avanti nella selezione, quindi potete semplicemente dimenticare una buona purificazione dalle impurità.

Calcoliamo la sezione trasversale totale minima dei tubi ad una data potenza utilizzando la formula:

Sezione = N * 750 / V, mm 2, dove

N – potenza (kW);

750 – vaporizzazione (cm 3/s kW);

V – velocità del vapore (m/s);

Sezione – sezione minima dei tubi (mm 2)

Quando si calcolano i distillatori a colonna, la potenza di riscaldamento viene selezionata in base alla velocità massima del vapore nella colonna di 1-2 m/s. Si ritiene che se la velocità supera i 3 m/s, il vapore spingerà il riflusso lungo la colonna e lo getterà nella selezione.

Se devi smaltire 1,8 kW in un condensatore a riflusso:

Sezione = 1,8 * 750 / 3 = 450 mm 2.

Se realizzi un condensatore a riflusso con 3 tubi, significa che la sezione trasversale di un tubo non è inferiore a 450 / 3 = 150 mm 2, il diametro interno è 13,8 mm. La dimensione standard del tubo più grande più vicina è 16 x 1 mm (diametro interno 14 mm).

Con un diametro del tubo noto d (cm), troviamo la lunghezza totale minima richiesta:

L= St/(3,14*d);

L= 227/ (3,14* 1,6) = 45 cm.

Se realizziamo 3 tubi, la lunghezza del condensatore a riflusso dovrebbe essere di circa 15 cm.

La lunghezza viene regolata tenendo conto che la distanza tra le partizioni dovrebbe essere approssimativamente uguale al raggio interno del corpo. Se il numero di partizioni è pari, i tubi per l'alimentazione e lo scarico dell'acqua saranno sui lati opposti e, se dispari, sullo stesso lato del condensatore a riflusso.

Aumentare o diminuire la lunghezza dei tubi nel raggio delle colonne domestiche non creerà problemi con la controllabilità o la potenza del deflemmatore, poiché corrisponde ad errori di calcolo e può essere compensato con ulteriori soluzioni progettuali. Puoi considerare le opzioni con 3, 5, 7 o più tubi, quindi scegliere quella ottimale dal tuo punto di vista.

Caratteristiche di progettazione di uno scambiatore di calore a fascio tubiero

Partizioni

La distanza tra le partizioni è approssimativamente uguale al raggio del corpo. Minore è questa distanza, maggiore è la velocità del flusso e minore è la possibilità di zone di ristagno.

I divisori dirigono il flusso attraverso i tubi, ciò aumenta significativamente l'efficienza e la potenza dello scambiatore di calore. Le partizioni impediscono inoltre la flessione dei tubi sotto l'influenza dei carichi termici e aumentano la rigidità del condensatore a riflusso a fascio tubiero.

I segmenti sono ritagliati nelle partizioni per consentire il passaggio dell'acqua. I segmenti non devono essere inferiori alla sezione trasversale dei tubi di alimentazione idrica. Tipicamente questo valore è circa il 25-30% dell'area del setto. In ogni caso i conci devono garantire la parità di velocità dell'acqua lungo tutta la traiettoria di movimento, sia nel fascio tubiero che nell'intercapedine tra fascio e corpo.

Per il condensatore a riflusso, nonostante la sua lunghezza ridotta (150-200 mm), è opportuno realizzare più partizioni. Se il loro numero è pari, i raccordi saranno su lati opposti, se dispari, sullo stesso lato del condensatore a riflusso.

Quando si installano le partizioni trasversali, è importante assicurarsi che lo spazio tra il corpo e la parete sia il più piccolo possibile.

Tubi

Lo spessore delle pareti del tubo non è particolarmente importante. La differenza nel coefficiente di scambio termico per spessori di parete di 0,5 e 1,5 mm è trascurabile. I tubi infatti sono termicamente trasparenti. Anche la scelta tra rame e acciaio inossidabile, dal punto di vista della conducibilità termica, perde di significato. Quando si sceglie, è necessario procedere dalle proprietà operative o tecnologiche.

Quando contrassegnano la piastra tubiera, sono guidati dal fatto che le distanze tra gli assi dei tubi dovrebbero essere le stesse. Di solito sono posizionati ai vertici e ai lati di un triangolo o esagono regolare. Secondo questi schemi, con lo stesso passo è possibile posizionare il numero massimo di tubi. Il tubo centrale diventa molto spesso problematico se le distanze tra i tubi nel fascio non sono uguali.

La figura mostra un esempio della corretta posizione dei fori.

Per facilitare la saldatura, la distanza tra i tubi non deve essere inferiore a 3 mm. Per garantire la resistenza delle connessioni, il materiale della piastra tubiera deve essere più duro del materiale del tubo e lo spazio tra lo schermo e i tubi non deve essere superiore all'1,5% del diametro del tubo.

Durante la saldatura, le estremità dei tubi devono sporgere sopra la griglia ad una distanza pari allo spessore della parete. Nei nostri esempi, di 1 mm, ciò ti consentirà di realizzare una cucitura di alta qualità sciogliendo il tubo.

Calcolo dei parametri di un frigorifero a fascio tubiero

La differenza principale tra un frigorifero a fascio tubiero e un condensatore a riflusso è che il riflusso nel frigorifero scorre nella stessa direzione del vapore, quindi lo strato di riflusso nella zona di condensazione aumenta più gradualmente dal minimo al massimo, e la sua lo spessore medio è leggermente maggiore.

Per i calcoli si consiglia di impostare lo spessore su 0,8 mm. In un condensatore a riflusso è vero il contrario: dapprima uno spesso strato di riflusso, che si è fuso da tutta la superficie, incontra il vapore e praticamente gli impedisce di condensarsi completamente. Successivamente, superata questa barriera, il vapore entra in una zona con un film di riflusso minimo, di circa 0,5 mm di spessore. Questo è lo spessore a livello della sua ritenzione dinamica; la condensazione avviene prevalentemente in questa zona.

Considerando lo spessore medio dello strato di riflusso pari a 0,8 mm, utilizzando un esempio specifico considereremo le caratteristiche del calcolo dei parametri di un frigorifero a fascio tubiero utilizzando un metodo semplificato.

I requisiti di potenza massima per il frigorifero sono imposti dalla prima distillazione, per la quale vengono effettuati i calcoli. Potenza di riscaldamento utile – 4,5 kW. Temperatura di ingresso dell'acqua – 20 °C, temperatura di uscita – 30 °C, vapore – 92 °C.

Твх = 92 - 20 = 72 °C;

Тout = 92 - 30 = 62 °C;

Tav = (72 - 62)/ Ln (72 / 62) = 67 °C.

Area di scambio termico:

St = 4500 / (67 * 855,6) = 787 cm².

Area della sezione trasversale totale minima dei tubi:

Sezione S = 4,5*750/10= 338 mm²;

Scegliamo un frigorifero a 7 tubi. Area della sezione di un tubo: 338/7 = 48 mm o diametro interno 8 mm. Dalla gamma standard di tubi è adatto 10x1 mm (con un diametro interno di 8 mm).

Attenzione! Quando si calcola la lunghezza del frigorifero, il diametro esterno è di 10 mm.

Determinare la lunghezza dei tubi del frigorifero:

L= 787 / 3,14 / 1 = 250 cm, quindi la lunghezza di un tubo: 250 / 7 = 36 cm.

Chiariamo la lunghezza: se il corpo del frigorifero è costituito da un tubo con un diametro interno di 50 mm, tra i divisori dovrebbero esserci 25 mm.

36 / 2,5 = 14,4.

Pertanto, puoi creare 14 partizioni e ottenere tubi di ingresso e uscita dell'acqua in direzioni diverse, oppure 15 partizioni e i tubi guarderanno in una direzione e anche la potenza aumenterà leggermente. Selezioniamo 15 partizioni e regoliamo la lunghezza dei tubi a 37,5 mm.

Disegni di condensatori a riflusso e frigoriferi a fascio tubiero

I produttori non hanno fretta di condividere i loro disegni di scambiatori di calore a fascio tubiero e gli artigiani domestici non ne hanno davvero bisogno, ma alcuni schemi sono ancora di pubblico dominio.

Epilogo

Non dobbiamo dimenticare che tutto quanto sopra è un calcolo teorico che utilizza un metodo semplificato. I calcoli di ingegneria termica sono molto più complessi, ma nell’ambito reale delle variazioni domestiche della potenza di riscaldamento e di altri parametri, il metodo fornisce risultati corretti.

In pratica, il coefficiente di scambio termico può essere diverso. Ad esempio, a causa della maggiore rugosità della superficie interna dei tubi, lo strato di reflusso diventerà più alto di quello calcolato, oppure il frigorifero non sarà posizionato verticalmente, ma ad angolo, il che ne modificherà le caratteristiche. Ci sono molte opzioni.

Il calcolo consente di determinare con precisione le dimensioni dello scambiatore di calore, verificare come una variazione del diametro del tubo influenzerà le caratteristiche e scartare tutte le opzioni peggiori inadeguate o garantite senza costi aggiuntivi.

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Come assemblare un condensatore a riflusso a casa con le tue mani? Questo non è molto difficile, ma se non c'è voglia o tempo per armeggiare con l'assemblaggio di questo dispositivo, allora ci sono opzioni già pronte in vendita a prezzi abbastanza ragionevoli. E il dispositivo moderno è già completo di condensatore a riflusso, ecc. Inoltre, non tutti i modelli di deflemmatore per il chiaro di luna possono ancora essere realizzati con le proprie mani, alcuni tipi vengono assemblati solo in produzione;

Deflemmatore fai-da-te da un barattolo

Puoi realizzare tu stesso i serbatoi di sedimentazione con i seguenti elementi:

• termos;
• acciaio inossidabile;
• barattolo di vetro.

Se una colonna di distillazione viene utilizzata in un alambicco al chiaro di luna, l'opzione ideale è un piroscafo da un thermos. È difficile fare a meno di conoscenze e abilità speciali, ma con un forte desiderio puoi imparare tutto. Preparati a fare qualche foratura e saldatura, quindi equipaggiati subito con gli strumenti necessari.

La procedura di produzione dell'attrezzatura è la seguente:

1. Dopo aver pulito il fondo del thermos, saldare ad esso delle staffe, passare i fili e fissarlo al muro. Quindi devi tirare bruscamente il thermos. L'obiettivo perseguito è rimuovere il fondo del thermos. Se preriscaldi il fondo con un bruciatore, ciò faciliterà notevolmente il processo.
2. Successivamente, è necessario levigare il cordone di saldatura in modo che si formi uno spazio impercettibile attorno alla circonferenza. È meglio farlo con un trapano con un accessorio speciale o una smerigliatrice.
3. Rimuovere il pallone interno. Per rendere il più semplice possibile la rimozione dell'interno, è necessario tagliare il bordo del collo del thermos.
4. Facciamo un foro nel pallone interno nella parte inferiore, inseriamo e saldiamo ad esso un tubo di ventilazione.
5. Tagliamo e saldiamo due tubi nel pallone esterno in basso e in alto per la libera circolazione dell'acqua fredda. È importante che le estremità interne dei tubi sporgano ad una distanza minore rispetto allo spazio tra i palloni.

Ora il thermos deflegmatore è pronto per l'uso. Non resta che fissare il dispositivo sul dispositivo con il collo rivolto verso il basso.

Puoi anche realizzare un serbatoio del vapore con sezioni di tubi di acciaio inossidabile (d = 38 mm e d = 52 mm). Puoi acquistare sezioni di tubi a prezzi bassi presso un punto di raccolta di rottami metallici. Innanzitutto, due tubi vengono saldati all'esterno del tubo di diametro maggiore alle estremità. Un tubo di diametro inferiore deve essere inserito all'interno di uno più grande. Per formare una maglietta tra le parti, è necessario saldare le estremità. Il dispositivo viene quindi fissato al foro nel coperchio del cubo. E l'acqua (fredda) circola nella cavità risultante.

Realizzare un piroscafo del genere è un compito molto difficile. Sono richieste competenze idrauliche ed esperienza con una saldatrice, poiché dovrai saldare insieme i tubi. Se non possiedi tali competenze, è meglio acquistare un dispositivo in acciaio inossidabile e risparmiare tempo e nervi.

Il modo più semplice per realizzare una vaporiera a casa è da un barattolo.

Per questo disegno avrai bisogno di:

• un barattolo di vetro con un volume di almeno un litro con coperchio in metallo;
• raccordi - 2 pezzi .;
• punteruolo;
• noci - 2 pezzi .;
• pennarello;
• colla resistente al calore.

Tecnologia di produzione:

1. Segnare il diametro dei fori nei punti di collegamento sul coperchio e delineare i raccordi con un pennarello.
2. Fai dei buchi con un punteruolo affilato.
3. Installare i raccordi e poi fissarli con i dadi.
4. Per la massima sigillatura dei fori è necessario trattarli esternamente ed internamente con colla resistente al calore.

Dopo che il piroscafo è pronto, non resta che collegarlo al chiaro di luna. È meglio usare tubi in silicone, poiché la gomma può influenzare il gusto e l'odore di una bevanda alcolica.

Le parti possono essere ordinate presso l'officina, preferibilmente in acciaio inossidabile

È importante che il raccordo di ingresso sia più corto del raccordo di uscita, in questo modo puoi proteggere il chiaro di luna dall'infiltrarsi di poltiglia.

L'efficacia di un dispositivo autocostruito dipende dal metodo di assemblaggio, dai materiali utilizzati e dal corretto calcolo dei parametri richiesti. È meglio pre-testarlo dopo la produzione. Versare acqua normale nel cubo, quindi avviare il dispositivo: in questo modo è possibile verificare con certezza la robustezza dell'installazione e la tenuta della coppa.

In precedenza, si riteneva che non fosse necessario un condensatore a riflusso, senza pensare alla qualità della bevanda alcolica. Ma ai nostri giorni, le persone coinvolte nella produzione del chiaro di luna sono giunte alla conclusione che tali risparmi influiscono sulla qualità dell'alcol (rimangono sostanze nocive) e, quindi, sono irti di conseguenze negative per la salute. Bevendo alcol di alta qualità, puoi evitare pericolose intossicazioni del corpo.

Vantaggi del dispositivo

1. Si riduce la quantità di impurità nocive che peggiorano il gusto della bevanda. Se il dispositivo è stato fabbricato secondo gli standard o è stato acquistato in un negozio, dopo la distillazione non è necessario trattare il chiaro di luna con prodotti chimici.
2. Questo metodo di lavorazione è considerato il più pratico, perché con il suo aiuto, durante 1 sola distillazione, è possibile ottenere una grande quantità di bevanda con una gradazione alcolica fino al 96%. Inoltre, l'intensità può essere regolata utilizzando un condensatore a riflusso.
3. Il dispositivo aiuta a impedire che il mosto penetri nella bevanda finita, eliminando così i successivi processi di distillazione del liquido.
4. Un deflegmatore per un dispositivo per il chiaro di luna può essere utilizzato come dispositivo aromatizzante. Se metti un pezzo di mela, arancia o frutti di bosco freschi in un contenitore, puoi assicurarti che il chiaro di luna acquisisca un aroma unico e un gusto gradevole.

Pertanto, sebbene il condensatore a riflusso non sia ancora una parte obbligatoria del chiaro di luna, è difficile immaginare il processo per ottenere una bevanda gustosa e di alta qualità senza il suo utilizzo.

Piroscafi secchi e piroscafi umidi

In realtà, questi sono due nomi per lo stesso elemento. Sono conosciuti anche come cuccioli. Sia il piroscafo che il piroscafo umido sono strutturalmente un contenitore chiuso a pareti sottili di piccolo volume con due linee di vapore nella parte superiore: ingresso e uscita.

Nella parte inferiore del trampolino è incassato un rubinetto per lo scarico della condensa di scarico. Tuttavia, spesso le brocche sono realizzate con barattoli di vetro, quindi, naturalmente, non si può parlare di rubinetto. Il liquido accumulato viene drenato attraverso il collo e solo al termine della distillazione.

Un semplice piroscafo da una lattina

C'è una differenza strutturale tra un piroscafo umido e un piroscafo secco: in un piroscafo umido, l'uscita del tubo di ingresso è abbassata fino in fondo, in modo che il vapore proveniente dal cubo di distillazione “gorgogli” attraverso il liquido versato nel contenitore . Quindi, un piroscafo bagnato è spesso chiamato gorgogliatore.

Come funziona

1. Il vapore entra nel contenitore e, a causa della differenza di temperatura, inizia a condensare sulle pareti e a scorrere verso il fondo.
2. Man mano che il corpo della caldaia a vapore si riscalda con nuovo vapore, l'intensità della condensa diminuisce e parte del vapore inizia a fuoriuscire.
3. Allo stesso tempo, la condensa inizia a riscaldarsi ed evaporare ed entra anche in estrazione.
4. Ad un certo punto, a causa della rievaporazione, sul fondo rimane solo il catarro “sporco”, che è meglio scaricare dal rubinetto e ricominciare il ciclo dall'inizio.
5. Se non è presente alcun rubinetto, esiste solo un'opzione: la selezione prima dello scarico, ad es. All'uscita otteniamo un prodotto “sporco”.

Entrambe le opzioni "reset" e "selezione per la vittoria" non sono buone: il risultato che otterremo comunque non sarà il prodotto della massima qualità. La vaporiera, infatti, svolge solo due funzioni utili:

• impedisce la selezione delle coppie mash;
• per effetto della rievaporazione aumenta leggermente la forza del prodotto.

È possibile migliorare l’efficienza del morso? È possibile, ma è necessario cambiarne la struttura: il corpo dovrebbe essere posizionato sopra il cubo di distillazione e la condensa dovrebbe essere scaricata direttamente nel cubo. Solo che questo non sarà più un serbatoio di vapore secco, ma un condensatore a riflusso non controllato abbastanza decente.

Deflegmatore costituito da un thermos in metallo

La base di questo progetto sarà un thermos con un volume di 0,5-1 litri. Iniziamo.

1. Smontiamo il thermos, cioè rimuoviamo il fondo per non danneggiare la borraccia stessa. Per fare ciò, puliamo l'area sul fondo e vi saldiamo una staffa metallica. Fissiamo un filo o un cavo d'acciaio alla staffa. Fissiamo saldamente la seconda estremità del filo e tiriamo saldamente il thermos verso di noi. Il fondo deve essere rimosso dal thermos. Per facilitare il procedimento potete preriscaldarlo con un bruciatore.
2. Successivamente, è necessario levigare la nervatura lungo la quale la partizione è collegata al pallone esterno in modo che attorno all'intera circonferenza appaia uno spazio uniforme quasi indistinguibile. Per questo è meglio usare un trapano con un accessorio o, se si ha accesso, una smerigliatrice. Successivamente, la partizione del thermos viene facilmente separata dal pallone esterno.
3. Per rimuovere l'interno della fiaschetta, è necessario levigare con cura anche la nervatura sul collo del thermos. Di conseguenza, la parte interna può essere facilmente rimossa da quella esterna.
4. Facciamo un foro sul fondo del pallone interno, vi inseriamo un tubo per la comunicazione con l'atmosfera e stagniamo la giunzione.
5. Tagliamo e saldiamo due tubi nella parete del pallone esterno in alto e in basso per organizzare la circolazione dell'acqua di raffreddamento. In questo caso è necessario assicurarsi che le estremità di questi tubi sporgano nel pallone ad una distanza inferiore allo spazio tra i palloni.
6. Montiamo il pallone: ​​saldiamo con cura gli spazi vuoti realizzati in precedenza, facciamo un foro sul fondo e un divisorio per il tubo e li mettiamo in posizione.

In linea di principio, il nostro condensatore a riflusso fai-da-te, per quanto riguarda il thermos stesso, è pronto. La sua posizione di lavoro è sul chiaro di luna, sempre con il collo abbassato. Ma non ha ancora il nodo più importante, per questo tutto è iniziato: il nodo per la selezione del prodotto finito.

Unità di selezione

Sarà collegato al collo del thermos. Il suo design e la sua posizione nel chiaro di luna sono mostrati schematicamente nella figura seguente.

Schema di funzionamento del deflemmatore

È costituito da un pezzo di tubo con due adattatori: quello superiore al collo del thermos, quello inferiore al tubo che collega il condensatore a riflusso al cubo di distillazione. All'interno del tubo è saldata una rondella larga con il lato basso (8-10 mm) lungo il bordo del foro centrale. Se hai le competenze, puoi installare tu stesso la lavatrice; in caso contrario, vai in un'officina. Appena sopra il fondo formato lungo la parete del tubo della vasca, viene praticato un foro per il tubo attraverso il quale uscirà il prodotto finito.

Non mostrato nello schema, ma per regolare con precisione la modalità operativa del dispositivo è necessario anche un termometro o un sensore di temperatura. Per installarlo, appena sopra il lato superiore della rondella, praticare un foro nella parete del tubo per il manicotto per installare il termometro.

Quindi, il condensatore a riflusso è assemblato. Può essere collegato tramite un tubo (lungo 50-80 cm) al coperchio del contenitore di distillazione e iniziare ad ottenere il prodotto finito. Ma se vogliamo ottenere alcol di altissima qualità, dovremmo pensare a sostituire il tubo con una colonna di distillazione a tutti gli effetti.

È possibile realizzare da soli un condensatore a riflusso?

Realizzare un piroscafo con le tue mani è abbastanza semplice, ma se ti manca il tempo e la voglia di progettare, è meglio dare la preferenza agli esemplari già pronti. Inoltre, alcuni modelli semplicemente non possono essere realizzati chiaramente per analogia con prodotti simili, ma fabbricati in un ambiente industriale.

È noto da tempo che il chiaro di luna adeguatamente preparato non provoca gravi postumi di una sbornia. È meglio purificare i vapori alcolici immediatamente durante la distillazione piuttosto che utilizzare successivamente i rimedi popolari. Dopotutto, se puliti in modo errato, potrebbero non riuscire nemmeno a salvare la bevanda rovinata. Cosa può aiutare a separare accuratamente le frazioni? Ogni chiaro di luna, se viene orgogliosamente chiamato colonna, ha un condensatore a riflusso. In un altro modo è anche chiamato frigorifero rinforzante. Senza condensatore a riflusso, il tubo metallico che sovrasta l'alambicco è solo un tubo. Perché è necessario e qual è il principio di funzionamento del condensatore a riflusso in un distillatore al chiaro di luna? Tutto è molto semplice. Cominciamo con il design e la posizione.

Dispositivo deflegmatore al chiaro di luna

Il condensatore a riflusso (frigorifero rinforzante) è qualcosa come una "camicia d'acqua" situata nel quarto superiore della colonna. Essenzialmente, la sezione della colonna con condensatore a riflusso è costituita essenzialmente da due tubi concentrici di diverso diametro. Il tubo esterno è saldato a quello interno e nello spazio tra di loro viene fornita acqua fredda. Talvolta il condensatore a riflusso è rimovibile, ma nella maggior parte dei casi è montato in modo permanente sulla colonna stessa. La zona del condensatore a riflusso non ha attacchi interni. In questo senso il condensatore a riflusso di una colonna di distillazione non è diverso da quello di una colonna di ammostamento convenzionale. Le colonne di distillazione altamente efficienti potrebbero non avere un condensatore a riflusso, ma il mosto non può essere distillato su tali colonne: “intaserà” l'ugello, indipendentemente da quale venga utilizzato. Pertanto, gli alambicchi a colonna domestici sono dotati di un condensatore a riflusso per la distillazione “in modalità moonshine”. Pertanto, durante la pianificazione (si consiglia di scegliere un dispositivo di marca), prestare particolare attenzione alle sue possibili modalità operative.

Principio di funzionamento del condensatore a riflusso

L'essenza del funzionamento di questo dispositivo è creare la temperatura richiesta per purificare e rafforzare i vapori alcolici grazie al loro raffreddamento e alla cosiddetta condensazione prioritaria.

Spieghiamo con un esempio.

Nella modalità operativa semovente della colonna (grano o distillazione), avviene la completa condensazione di tutti i vapori provenienti dal cubo di distillazione. In questa fase al condensatore a riflusso viene fornita la massima portata di raffreddamento. Tutta la condensa scorre lungo la colonna verso nuove porzioni di vapore. Quando si incontrano si verifica un'evaporazione parziale dovuta al riscaldamento del liquido (riflusso). Quando la colonna si riscalda ed entra in modalità operativa, al suo interno si verifica una separazione delle regioni di temperatura. I vapori di sostanze con un punto di ebollizione inferiore si condenseranno nella parte superiore, mentre i vapori con un punto di ebollizione più elevato nella parte inferiore. Non appena viene stabilita questa modalità, è possibile ridurre il raffreddamento del condensatore a riflusso.

La temperatura deve essere impostata in modo tale da “spostare” la zona di evaporazione delle frazioni bassobollenti verso la zona superiore del condensatore a ricadere. In questo caso, tutte le frazioni bassobollenti inizieranno qui ad evaporare e passeranno ulteriormente nel frigorifero a condensazione, mentre tutte le altre frazioni non potranno lasciare la colonna. Una volta selezionate le frazioni bassobollenti (teste), la temperatura nella colonna cambia nuovamente, per cui ora la frazione principale del “corpo” evapora nella stessa zona superiore del condensatore a ricadere. In questo modo è possibile separare tutti i componenti della miscela che hanno punti di ebollizione diversi. Si scopre che un condensatore a riflusso è una “barriera” che può separare chiaramente i componenti di un liquido. È importante solo ricordare che gli aggiustamenti del raffreddamento dovrebbero essere effettuati nel modo più graduale e “poco a poco” possibile, poiché il sistema ha bisogno di tempo per stabilire un nuovo equilibrio. In genere ciò richiede 20-30 secondi.

Tipi di condensatori a riflusso

Sebbene il principio di funzionamento dei condensatori a riflusso sia lo stesso, essi possono differire nel design e nelle dimensioni. Quanto maggiore è l'area di contatto tra riflusso e vapore (entro certi limiti) e quanto più preciso è il controllo della temperatura, tanto maggiore è la capacità di separazione del condensatore a riflusso. E ci sono solo due modelli: flusso diretto e condensatore a riflusso Dimroth. A volte sono confusi, mescolando tutto in uno solo.

Un deflegmatore a flusso diretto è esattamente il “tubo nel tubo” descritto sopra. Ma il condensatore a riflusso Dimroth ha un design leggermente diverso. Ha la forma di un tubo, all'interno del quale è presente un secondo tubo a forma di spirale. È in quello interno che viene fornita l'acqua, e qui il liquido si condensa. A causa della forma a spirale, aumenta l'area di contatto delle fasi liquido-vapore e, di conseguenza, l'efficienza di separazione. Un altro vantaggio di questa struttura è che il contatto di fase avviene nella zona di massima temperatura, al centro del tubo. E questo contribuisce anche a una migliore purificazione dei vapori alcolici