Насадки для ректификационных колонн. Назначение и функции царги в самогонном аппарате Медный наполнитель для ректификационной колонны

Люди, занимающиеся самогоноварением, знают о выделении сивушных масел (побочный продукт перегонки браги, вязкая жидкость с резким запахом), при перегонке браги.
Для снижения количества выделения масел и более чистой перегонки браги применяют различные абсорберы. Дадим определение столь странному термину, как абсорбция - это перенос компонентов (атомов) газовой смеси в объем соприкасающейся с ней конденсированной фазы. А абсорбер - это элемент (наполнитель) аппарата, на поверхности которого происходит процесс абсорбции. Необходимо отметить, что во время процесса происходит избирательное поглощение одного или нескольких компонентов из газовой смеси жидкими поглотителями.
Насадки выделяют двух видов: беспорядочные (просто засыпаем их в царгу, благодаря мелкому размеру) и регулярные (помещенные в аппаратуру особым образом)
В роли абсорберов в самогоноварении применяют: РПН Насадку Панченкова, насадку Селиванова (или спирально-призматическая насадка), кольца Рашига.
Использование насадок позволяет нам добиваться высокого результата при дистилляции и сокращает таким образом время очистки.
Рассмотрим более подробно их в отдельности.

И первое с чего начнем довольно таки популярная - РПН Насадка Панченкова , представляет собой проволочную насадку. Используется в дистилляторах царгового типа для улучшения очистки, пары спирта фильтруются через насадку, осаживая при этом на сетку сивушные масла и примеси, из браги.
Несомненным преимуществом данной насадки является возможность ее регулирования в царге, т.е. мы можем свернуть ее с необходимой нам плотность, и вынуть из аппарата для очистки от осаженных сивушных масел.
Насадка изготовлена из пищевой нержавеющей стали.
Купить насадку Панченкова можно на нашем сайте

Далее идет насадка Селиванова , представляющая собой спиральную призму (из проволочных материалов). Предназначенную для установления в царге ректификационной колонны, выступает в роли контактного устройства. Обычно насадки данного вида изготавливаются из меди и нержавейки. Насадка является многоразовой и может служить наполнителем для любой царги.

И последняя из заявленных насадок в данном обсуждении - это кольца Рашига . Данная насадка относится к регулярному виду насадок. Имеет цилиндрическую форму с тонкой стенкой, причем наружный диаметр равен высоте кольца. Диапазон размеров: от 25 мм до 150 мм. Чаще всего применяются кольца изготовленные из керамики (возможна вариация фарфора), встречаются углеграфитовые, и реже всего стальные.

Маленькая ремарка - насадки. используемые для очистки самогона в процессе перегонки, не являются ноу-хау последних лет. Они уже довольно давно используются в химической и нефтяной промышленности (тарельчатые насадки - еще один вид), зарекомендовав себя в этом направлении только с лучшей стороны. Поэтому доверяясь проверенным методам очистки, насадки постепенно вошли и в самогоноварение.

В ректификационную колонну, можно засыпать разную насадку и она будет работать, но по разному. Выбирая наполнитель для колонны нужно учитывать ее характеристики (диаметр трубы, ее высота). Наполнители для ректификационной колонны бывают разные, наиболее популярные из них: (СПН) Селиваненко спирально призматическая насадка, (РПН) Панченкова, кольца Рашига, обычные кухонные мочалки из нержавеющей стали, битое стекло, и др.

Насадка необходима чтобы удержать на своей поверхности наибольший объем флегмы, так же дать возможность свободно проходить потоку спиртовых паров. Взаимодействуя между сбой флегма и пар обеспечивают разделение водно-спиртой смеси на различные фракции. Поэтому чем больше будет площадь у поверхности насадки тем лучше будет разделение.

1. СПН

Спирально-призматические наполнители были изобретены совсем недавно. СПН Селиваненко была первой из них. Сейчас появились некоторые модификации этой насадки, к примеру 10 гранная СПН Диогена. В настоящее время насадка спирально призматическая считается наиболее лучшей для применения в домашних самогонных апаратах и ректификационных колоннах. Для бытовых бражных колонн и дистилляторов лучше использовать медную СПН, по некоторым данным она смягчает вкус дистиллята.

СПН сделана из нержавеющей проволоки толщиной 0,2 0,25 и 0,3 мм. Состоит из отрезков 4х4; 3,5х3,5; 3х3 и 2х2 мм призматической спирали. Чем меньше насадка размером, тем выше качество получаемого продукта, но ниже производительность, а с крупной насадкой увеличивается скорость отбора, но ниже качество разделения.

Насадка засыпается в колонну слегка утрамбовывается каждые 10 см, для этого удобно использовать черенок лопаты. Для бытовой колонны проще закупить насадку, у проверенного продавца, т.к. последнее время появилось много подделок на рынке. Цена насадки СПН Селиваненко порядка 1500-2500 рублей за литр, 1 литр в зависимости от типа проволоки, весит примерно 1.2 кг.

Можно СПН изготовить и своими руками в домашних условиях. Для этого нужна проволока из нержавеющей стали, приспособление для намотки (обычно дрель или шуруповерт), готовую нарезанную насадку необходимо протравить.

Видео как можно делать СПН своими руками

2.РПН

Вторая по популярности насадка Панченкова используемая в домашних дистилляторах и самодельных ректификационных колоннах для увеличения крепости и увеличения степени очистки спирта. РПН (регулярная проволочная насадка) была создана в ОАО «Туполев». У этой насадки высокая эффективность, она используется во многих дорогих бытовых дистилляторах и рек.колоннах.

Удобна при использовании, свернутая в рулоны насадка легко вставляется и вынимается из колонны для чистки. РПН сплетена из нержавеющей нити толщиной 0,13 мм. Плетение зигзагом, очень тонкое, зазоры между нитями не более 1 мм. Используется в трубах с внутренним диаметром не менее 30 мм. Регулярная насадка отлично зарекомендовала себя у домашних винокуров.

3.Кольца Рашига

Кольца Рашига сделанные из керамики, металла или стекла с шероховатой поверхностью, что бы флегма дольше удерживалась на поверхности. Такой тип давно используются в ректификационных колоннах. Кольца Рашига менее популярны, но тем не менее применяется во многих в аппаратах в качестве насадки.

4.Мочалки

Самый бюджетный вариант насадки - обычные кухонные мочалки для раковин, которые продаются в любом супермаркете. Обычно их изготавливают из нержавеющей стали, поэтому будут пригодны в качестве наполнителя для колонн. Конечно качество спирта будет на порядок ниже, и при перегонке, от мочалок могут возникать изменения во вкусе и запахе спирта.

Получение спирта-ректификата - заветная мечта каждого самогонщика. Это чистый этиловый спирт 96% крепости, очищенный от всех сторонних примесей. Для того, чтобы приготовить такой качественный спирт, на самогонный аппарат необходимо устанавливать ректификационную царгу.

Это трубка определенной длины, изготовленная из нержавеющей стали и наполненная призматическими насадками спиралевидной формы. Основная задача такого приспособления заключается в разделении самогонных паров на отдельные фракции разной плотности. Изготовленная по всем правилам царга для самогонного аппарата своими руками позволяет создать оборудование заводского уровня.

Для чего нужна царга на самогонный аппарат

Длина самодельной ректификационной царги должна быть четко определена - именно она отвечает за кратность очистки конечного продукта. Так, 15-сантиметровая труба дает 20-кратную очистку, 35-сантиметровая - 50 крат, 45-сантиметровая - 60 крат очистки. Как видим, чем выше ректификационная царга, тем медленнее протекает процесс разделения фракций, соответственно, меньше посторонних примесей и выше крепость напитка.

Даже при стандартной высоте царги в 15-35 см можно получить отличный продукт, но перед этим обязательно следует очистить его с помощью активированного угля или марганцовки.

Для справки. Как чистить самогон углем - берете препарат из расчета 50-60 гр на 1 литр напитка, толчете и заливаете. Оставляете на 5-7 дней, периодически взбалтывая. Спустя неделю пропускаете через обычный водный фильтр и получаете самогон без сивушных масел и посторонних запахов.

Если вы хотите получить 96% спирт уже после первой перегонки, вам понадобится ректификационная царга 45 см. Ее можно купить, но обойдется это достаточно дорого. Средняя цена 2600-4800 руб. А можно и сделать, хотя это не так просто.

Как сделать царгу своими руками

Для начала определимся, что такое царга. Это конструктивный узел, позволяющий максимально очистить самогон от всех посторонних примесей и сивушных масел. Если на бытовой самогонный аппарат установлена царга, на выходе получится идеально чистый спирт, который обычно получают в заводских условиях.

Ключевым процессом в перегонке самогона является дистилляция, что в дословно переводе с лат. означает течение капель. В процессе теплообмена спиртосодержащих паров и конденсата (капель, флегмы), происходящего в царге, самогон очищается в 10-15 раз лучше, что позволяет получить абсолютно чистый продукт.

Для начала разберемся, что из себя представляет царга и какие конструктивные элементы в нее входят.

Далее изучаете по схеме строение устройства, чтобы разобраться в принципе работы и в основных элементах. Дистилляция начинается с того момента, когда в перегонном кубе закипает вода и по трубе начинают поднимать спиртосодержащие пары.

1,2 - соединительные резьбовые узлы;
3 - фиксация насадки;
4 - труба из нержавейки;
5 - теплоизоляция (поролон, пенополиэтилен)
6 - хаотичная насадка с контактными элементами;
7 - регулярная насадка с контактными элементами.

Ректификационная колонны, как правило, собирается из нескольких царг. Их объем полностью заполнен контактными элементами, что обеспечивает теплообмен разных фракций - жидкости в виде стекающего конденсата и пара, поднимающегося наверх. Для того, чтобы слой конденсата (флегмы) был достаточным, насадка должна быть развитой и заполнять все пространство.

Как происходит процесс дефлегмации

Изготовление и очистка спирта возможны только в том случае, когда есть противоток пара из перегонного куба и стекающего конденсата с оголовья колонны.

Отбор спирта осуществляется из жидкой фазы!

Если пар не будет подпитываться флегмой, теплообмен станет невозможным и не произойдет процесса ректификации -отделения спирта от пара. Для того, чтобы флегма могла напитаться спиртосодержащим паром, необходимо устанавливать дефлегматор. После него идет конденсатор - полая часть трубки, где происходит охлаждение жидкости до определенной температуры. Наравне с дефлегматором должны быть установлены воздушники, т.н. спиртоловушки, которые вытягивают из пара некондиционный спирт, а излишек газа выводят наружу.

Поскольку спирт отбирается из жидкости (конденсата), для его достаточного охлаждения необходимо установить небольшой холодильник.

Основное отличие ректификационной царги от колонны заключается в том, что процесс дефлегмации идет постепенно и очень медленно. В это время происходит постоянный теплообмен жидкости и пара, что позволяет добиться более качественного разделения фракций и, как следствие, более чистого конечного продукта.

Необходимые материалы

отрезок нержавеющей трубы длиной 15,35 или 45 см - основа царги для самогонного аппарата;
переходник с резьбой для фиксации ограничителя;
сито с минимальными отверстиями, чтобы предотвратить высыпание наполнителя;
35-40 металлических мочалок, изготовленных из нержавеющей стали.

Для того, чтобы проверить, действительно ли мочалка изготовлена из нержавейки, возьмите обычный магнит. Если притянет мочалку, покупайте. Нет - ищите дальше.

Изготовление наполнителя

Повторимся, в качестве такого материала могут быть использованы спиральки от металлической мочалки. Также можно приобрести в специализированном магазине миниатюрные стеклянные шарики либо керамическую насыпку. И тот, и другой материал абсолютно инертны и не оказывают никакого воздействия на уже готовый продукт.

Мочалку разрезаете на 2 равные части и аккуратно отделяете пружинки. Скручивайте их в небольшие колечки, чтобы получилось по 3-5 витков.

Обязательно просеивайте полученные пружинки, чтобы в дефлегматор не попал ненужный мусор.

Идеальным наполнителем является «Зульцер рулонный», который изготовлен из двух полос гофрированной мелкоячеистой сетки. Во время закладки рулона в царгу направление полос чередует справа налево и слева направо, в результате чего получается регулярная насадка с контактными элементами.

Как собрать царгу

Берете 35 трубу, переходник на 35 снизу (мама) и сверху на дюйм (папа);
Сверху к «папе» прикручиваете дистиллятор.
Снизу трубы отмеряете 35 см и просверливаете 6 мм отверстие в трубе - это будет гильза под термометр. Сюда вставляете щуп от цифрового термометра, что позволит контролировать температуру. Обязательно гильзу с термоментом перекройте резинкой от капельницы, чтобы соединение было герметичным.
Набиваете трубу ранее подготовленными пружинками, стеклянными шариками или керамической насыпкой. Утрамбовываете плотно, но не заталкиваете ничем. Достаточно постукивать трубой о стол.
Закручиваете на низ сито и фиксируете его переходником.

Как собрать простейший вариант царги своими руками - видео

Рано или поздно почти каждый любитель самодельного алкоголя задумывается о приобретении или изготовлении ректификационной колонны (РК) – устройства для получения чистого спирта. Начинать нужно с комплексного расчета базовых параметров: мощности, высоты, диаметра царги, объема куба и т.д. Эта информация будет полезна как желающим сделать все элементы своими руками, так и собравшимся купить готовую ректификационную колонну (поможет определиться с выбором и проверить продавца). Не затрагивая конструктивных особенностей отдельных узлов, мы рассмотрим общие принципы построения сбалансированной системы для ректификации в домашних условиях.

Схема работы колонны

Характеристики трубы (царги) и насадки

Материал. Труба во многом определяет параметры ректификационной колонны и требования ко всем узлам аппарата. Материалом для изготовления царги является хромоникелевая нержавеющая сталь – «пищевая» нержавейка.

Благодаря химической нейтральности пищевая нержавеющая сталь не оказывает воздействия на состав продукта, что и требуется. На спирт перегоняют сырец из сахарной браги или отходы дистилляции («головы» и «хвосты»), поэтому главной целью ректификации является максимальная очистка выхода от примесей, а не изменение органолептических свойств спирта в ту или иную сторону. Использовать медь в классических ректификационных колоннах неуместно, поскольку этот материал слегка изменяет химический состав напитка и подходит для производства дистиллятора (обычного самогонного аппарата) или бражной колонны (частный случай ректификации).

Разобранная труба колонны с установленной насадкой в одной из царг

Толщина. Царгу делают из нержавеющей трубы с толщиной стенки 1-1,5 мм. Более толстая стенка не нужна, так как это приведет к удорожанию и утяжелению конструкции без получения каких-либо преимуществ.

Параметры насадки. Говорить о характеристиках колонны без привязки к насадке не корректно. При ректификации в домашних условиях используют насадки с площадью контактной поверхности от 1,5 до 4 кв. м/литр. С увеличением площади контактной поверхности возрастает и разделяющая способность, но падает производительность. Уменьшение площади приводит к снижению разделяющей и укрепляющей способности.

Производительность колонны вначале растет, но потом для поддержания крепости выхода оператор вынужден понижать скорость отбора. Это значит, что существует некий оптимальный размер насадки, который зависит от диаметра колонны и позволят достичь наилучшего сочетания параметров.

Размеры спирально-призматической насадки (СПН) должны быть меньше внутреннего диаметра колонны примерно в 12-15 раз. Для диаметра трубы 50 мм – 3.5х3.5х0.25 мм, для 40 – 3х3х0.25 мм, а для 32 и 28 – 2х2х0.25 мм.

В зависимости от поставленных задач целесообразно использовать разные насадки. Например, при получении укрепленных дистиллятов часто применяют медные кольца диаметром и высотой 10 мм. Понятно, что в этом случае целью является не разделяющая и укрепляющая возможность системы, а совершенно другой критерий – каталитическая способность меди устранять из спирта сернистые соединения.

Варианты спирально-призматических насадок

Не стоит ограничивать арсенал одной, пусть даже самой лучшей насадкой, таких просто нет. Есть наиболее подходящие для решения каждой конкретной задачи.

Даже небольшое изменение диаметра колонны серьезно влияет на параметры. Для оценки достаточно помнить, что номинальные мощность (Вт) и производительность (мл/час) численно равны площади поперечного сечения колонны (кв. мм), а значит, пропорциональны квадрату диаметра. Обращайте на это внимание при выборе царги, всегда считайте внутренний диаметр и по нему сравнивайте варианты.

Зависимость мощности от диаметра трубы

Высота трубы. Для обеспечения хорошей удерживающей и разделительной способности, не зависимо от диаметра, высота ректификационной колонны должна быть от 1 до 1,5 м. Если меньше – не хватит места для накопленных в ходе работы сивушных масел, в результате сивуха начнет прорываться в отбор. Еще один недостаток – головы будут нечетко разделяться на фракции. Если высота трубы больше – это не приведет к существенному улучшению разделяющей и сдерживающей способности системы, но увеличит время перегона, а также количество «голов» и «подголовников».Другими словами, с увеличением высоты трубы прибавка к разделяющей способности ректификационной колонны на каждый дополнительный сантиметр снижается. Эффект от увеличения трубы с 50 см до 60 см на порядок выше, чем со 140 см до 150 см.

Объем куба для ректификационной колонны

Чтобы повысить выход качественного спирта, но не допустить переполнения сивухой колонны, навалку (наполнение) спирта-сырца в кубе ограничивают в диапазоне 10-20 объемов насадки. Для колонн высотой в 1,5 м и диаметром 50 мм – 30-60 л, 40 мм – 17-34 л, 32 мм – 10-20 л, 28 мм – 7-14 л.

С учетом заполнения куба на 2/3 объема, для колонны внутренним диаметром царги 50 мм подойдет 40-80 литровая емкость, для 40 мм – 30-50 литровая, для 32 мм – 20-30 литровый куб, а для 28 мм – скороварка.

При использовании куба объемом ближе к нижней границе рекомендованного диапазона можно смело убрать одну царгу и уменьшить высоту до 1-1,2 метра. В результате сивухи будет относительно мало для прорыва в отбор, а вот объем «подголовников» заметно уменьшится.

Источник и мощность нагрева колонны

Тип плиты. Самогонное прошлое не дает покоя многим новичкам, которые считают, что если раньше использовали для нагрева самогонного аппарата газовую, индукционную или обычную электрическую плиту, то можно оставить этот источник и для колонны.

Процесс ректификации существенно отличается от дистилляции, всё намного сложнее и костер не подойдет. Нужно обеспечить плавную регулировку и стабильность подаваемой мощности нагрева.

Электроплитки, работающие по терморегулятору в режиме старт-стоп, не используются, потому что как только произойдет кратковременное отключение питания, пар перестанет идти в колонну, а флегма рухнет в куб. В таком случае придется начать ректификацию заново – с работы колонны на себя и отбора «голов».

Индукционная плита – крайне грубый аппарат со ступенчатым изменением мощности по 100 -200 Вт, а при ректификации нужно менять мощность плавно, буквально по 5-10 Вт. Да и стабилизировать нагрев независимо от колебания напряжения на входе вряд ли получится.

Газовая плита при залитом в куб 40-процентном спирте-сырце и 96-градусоном продукте на выходе представляет смертельную опасность, не говоря уже о колебании температуры нагрева.

Оптимальное решение – врезать в куб колонны тэн нужной мощности, а для регулировки использовать реле со стабилизацией выходного напряжения, например, РМ-2 16А. Можно взять и аналоги. Главное получить на выходе стабилизированное напряжение и возможность плавно менять температуру нагрева по 5-10 Вт.

Подаваемая мощность. Чтобы нагреть куб за приемлемое время, нужно исходить из мощности 1 кВт на 10 литров спирта-сырца. Значит, для 50 л куба, заполненного на 40 литров, требуется минимум 4 кВт, 40 л – 3 Квт, 30 л – 2-2.5 кВт, 20 л – 1.5 кВт.

При одном и том же объеме кубы могут быть низкими и широкими, узкими и высокими. Выбирая подходящую емкость, нужно учитывать, что зачастую куб используется не только для ректификации, но и при дистилляции, поэтому исходят из самых жестких условий, чтобы подводимая мощность не приводила к бурному пенообразованию с выбросами брызг из куба в паропровод.

Опытным путем установлено, что при глубине размещения тэна около 40-50 см нормальное кипение происходит в случае, если на 1 кв. см зеркала навалки приходится не более 4-5 Вт мощности. При уменьшении глубины допустимая мощность увеличивается, а при увеличении – уменьшается.

Есть и другие факторы, влияющие на характер кипения: плотность, вязкость и поверхностное натяжение жидкости. Бывает, что выбросы происходят в конце перегонки браги, когда увеличивается плотность. Поэтому вести процесс ректификации на границе дозволенного диапазона всегда чревато неприятностями.

Распространенные цилиндрические кубы имеют диаметр 26, 32, 40 см. Исходя и допустимой мощности на площадь поверхности зеркала кубовой навалки 26 см куб, будет нормально работать при мощности нагрева до 2,5 кВт, для 30 см – 3.5 кВт, 40 см – 5 кВт.

Третьим фактором, определяющим мощность нагрева, является использование одной из царг колонны без насадки в качестве сухопарника для борьбы с брызгоуносом. Для этого нужно, чтобы скорость пара в трубе не превышала 1 м/с, при 2-3 м/с защитный эффект ослабевает, а при больших значениях пар будет гнать флегму вверх по трубе и забрасывать в отбор.

Формула для расчета скорости пара:

V = N * 750 / S (м/сек),

N – мощность, кВт;
750 – парообразование (куб. см/сек кВт);
S – площадь поперечного сечения колонны (кв. мм).

Труба диаметром 50 мм справится с брызгоуносом при нагреве до 4 кВт, 40-42 мм – до 3 кВт, 38 – до 2 кВт, 32 – до 1,5 кВт.

Исходя из вышеперечисленных соображений, выбираем объем, размеры куба, мощность нагрева и дистилляции. Все эти параметры согласованы с диаметром и высотой колонны.

Расчет параметров дефлегматора ректификационной колонны

Мощность дефлегматора определяется в зависимости от типа ректификационной колонны. Если строим колонну с жидкостным отбором или паровым ниже дефлегматора, то необходимая мощность должна быть не меньше номинальной мощности колонны. Обычно в этих случаях в качестве конденсатора применяют холодильник Димрота с утилизационной мощностью 4-5 Ватт на 1 кв. см поверхности.

Если колонна с отбором по пару выше дефлегматора, то расчетная мощность составляет 2/3 от номинальной. В этом случае можно применить Димрот или «рубашечник». Утилизационная мощность рубашечника ниже, чем у димрота и составляет около 2 Ватт на квадратный сантиметр.

Пример холодильника Димрота для колонны

Далее все просто: номинальную мощность делим на утилизационную. Например, для колонны с внутренним диаметром 50 мм: 1950 / 5= 390 кв. см площади Димрота или 975 кв. см «рубашечника». Значит, холодильник Димрот можно сделать из трубки 6х1 мм длинной 487 / (0.6 * 3.14) = 2.58 см для первого варианта, с учетом коэффициента запаса 3 метра. Для второго варианта умножаем на две трети: 258 * 2 / 3 = 172 см, с учетом коэффициента запаса 2 метра.

Рубашечник для колонны 52 х 1 – 975 / 5.2 / 3.14 = 59 см * 2/3 = 39 см. Но это для помещений с высокими потолками.

«Рубашечник»

Расчет прямоточного холодильника

Если прямоточник применяется как доохладитель в ректификационной колонне с жидкостным отбором, то выбирают самый маленький и компактный вариант. Достаточно мощности в 30-40% от номинальной мощности колонны.

Изготавливают прямоточный холодильник без спирали в зазоре между рубашкой и внутренней трубой, потом запускают отбор в рубашку, а охлаждающую воду подают по центральной трубе. В этом случае рубашку наваривают на трубу подачи воды в дефлегматор. Это мелкий «карандашик» длинной около 30 см.

Но если один и тот же прямоточник используется как при дистилляции, так и при ректификации, являясь универсальным узлом, исходят не из потребности РК, а из максимальной мощности нагрева при дистилляции.

Для создания турбулентного потока пара в холодильнике, позволяющего обеспечить интенсивность теплопередачи не меньше 10 Ватт/кв. см, необходимо обеспечить скорость пара около 10-20 м/с.

Диапазон возможных диаметров достаточно широк. Минимальный диаметр определяется из условий не создания большого избыточного давления в кубе (не более 50 мм вод столба), а максимальный расчетом числа Рейнольдса, исходя из минимальной скорости и максимального коэффициента кинематической вязкости паров.

Возможная конструкция прямоточного холодильника

Чтобы не вдаваться в ненужные подробности, приведем самое распространенное определение: «Для того, чтобы в трубе поддерживался турбулентный режим движения пара, достаточно, чтобы внутренний диаметр (в миллиметрах) был не больше 6-кратной мощности нагрева (в киловаттах)».

Для предотвращения завоздушивания водяной рубашки необходимо поддерживать линейную скорость воды не ниже 11 см/с, но чрезмерное увеличение скорости потребует большого давления в водопроводе. Поэтому оптимальным считается диапазон от 12 до 20 см/с.

Чтобы сконденсировать пар и охладить конденсат до приемлемой температуры, нужно подавать воду при 20°C в объеме около 4.8 куб см/с (17 литров в час) на каждый киловатт подводимой мощности. При этом вода нагреется на 50 градусов – до 70°C. Естественно, зимой воды понадобится меньше, а при использовании автономных систем охлаждения, примерно в полтора раза больше.

На основании предыдущих данных можно рассчитать площадь поперечного сечения кольцевого зазора и внутренний диаметр рубашки. Нужно учитывать и доступный сортамент труб. Расчеты и практика показали, что зазор в 1-1.5 мм вполне достаточен для соблюдения всех необходимых условий. Этому соответствуют пары труб: 10х1 – 14х1, 12х1 – 16х1, 14х1 – 18х1, 16х1 – 20х1 и 20х1 – 25х1.5, которые перекрывают весь диапазон мощностей, применяемых в домашних условиях.

Есть еще одна немаловажная деталь прямоточника – спираль, навитая на паровую трубу. Делается такая спираль из проволоки диаметром, обеспечивающим зазор в 0.2-0.3 мм до внутренней поверхности рубашки. Навивается с шагом равным 2-3 диаметрам паровой трубы. Основное предназначение – центрирование паровой трубы, в которой при работе температура выше, чем в трубе рубашки. Это значит, что в следствии теплового расширения паровая труба удлиняется и изгибается, прислоняясь к рубашке, возникают мертвые зоны, не омываемые водой охлаждения, в результате эффективность холодильника резко падает. Дополнительными плюсами навивки спирали являются удлинение пути и создание турбулентности охлаждающего потока воды.

Грамотно выполненный прямоточник может утилизировать до 15 Ватт /кв. см площади теплообмена, что подтверждено опытным путем. Для определения длины охлаждаемой части прямоточника воспользуемся номинальной мощностью в 10 Вт /кв. см (100 кв. см/кВт).

Необходимая площадь теплообмена равна мощности нагрева в киловаттах, умноженной на 100:

S = P * 100 (кв. см).

Длина внешней окружности паровой трубы:

Lокр = 3.14 * D.

Высота рубашки охлаждения:

H = S / Lокр.

Общая формула расчета:

H = 3183 * P / D (мощность в кВт, высота и внешний диаметр паровой трубы в миллиметрах).

Пример расчета прямоточника

Мощность нагрева – 2 кВт.

Возможно применение труб 12х1 и 14х1.

Площади сечения – 78,5 и 113 кв. мм.

Объем пара – 750 * 2=1500 куб. см /с.

Скорости пара в трубах: 19,1 и 13,2 м/с.

Труба 14х1 выглядит предпочтительней, так как позволяет иметь запас по мощности, оставаясь в рекомендованном диапазоне скорости пара.

Парная труба для рубашки – 18х1, кольцевой зазор составит 1 мм.

Скорость подачи воды: 4,8 * 2= 9.6 см3/с.

Площадь кольцевого зазора – 3.14 / 4 * (16 * 16 – 14 * 14) = 47.1 кв. мм = 0,471 кв. см.

Линейная скорость – 9.6 / 0.471 = 20 см/с – значение остается в рекомендованных пределах.

Если бы кольцевой зазор был 1,5 мм – 13 см/с. Если 2 мм, то линейная скорость упала бы до 9.6 см/с и пришлось бы подавать воду выше номинального объема, исключительно для того, чтобы не завоздушивался холодильник, – бессмысленная трата денег.

Высота рубашки – 3183 * 2 / 14 = 454 мм или 45 см. Коэффициент запаса не нужен, все учтено.

Итог: 14х1-18х1 с высотой охлаждаемой части 45 см, номинальный расход воды – 9.6 куб. см/с или 34.5 литра в час.

При номинальной мощности 2 кВт нагрева холодильник будет выдавать 4 литра спирта в час с хорошим запасом.

Эффективный и сбалансированный прямоточник при дистилляции должен иметь соотношения скорости отбора к мощности нагрева и расходу воды на охлаждение 1 литр/час – 0,5 кВт – 10 литров/час. Если мощность выше, будут большие теплопотери, малая – полезная мощность нагрева снизится. Если расход воды выше, прямоточник имеет неэффективную конструкцию.

Ректификационную колонну можно использовать в качестве бражной. Оборудование для бражных колонн имеет свои особенности, но вторая перегонка отличается в основном технологией. Для первой перегонки особенностей больше и отдельные узлы могут оказаться не применимыми, но это тема для отдельного разговора.

Исходя из реальных домашних потребностей и существующего асортимента труб, рассчитаем по приведенной методике типовые варианты ректификационной колонны.

P.S. Выражаем благодарность за систематизацию материала и помощь в подготовке статьи пользователю нашего форума .

Спирально-призматическая насадка (СПН) — на сегодняшний день имеет лучшую разделительную способность и широко используется в бытовых и промышленных ректификационных колоннах для производства спирта. С помощью этой насадки можно получать спирт 96,6% в домашних условиях. Изготавливается из тонкой проволоки марок 12Х18Н9,12Х18Н10Т, AISI304. Насадка тщательно промывается и обрабатывается по специальной технологии, для придания лучшей разделяющей способности. Чем мельче насадка — тем лучше очистка, но меньше производительность.

Распродажа!

2,700.00 руб.

СПН насадка 2х2х0.2 мм

Спирально - призматическая насадка (СПН) на данный момент лучший наполнитель для бытовых и промышленных ректификационных колонн. Изготовлена из высококачественной нержавеющей 12х18н10т проволоки.

Площадь поверхности 3500 м 2 /м 3 .

Доля свободного объема 0,82 м 3 /м 3 .

Распродажа!

2,500.00 руб.

СПН насадка 3х3×0.2 (цена за 1 литр)

Спирально - призматическая насадка (СПН) на данный момент лучший наполнитель для бытовых и промышленных ректификационных колонн. Изготавливается из высококачественной нержавеющей 12х18н10т проволоки диаметром 0,2 мм.

Площадь поверхности 2700 м 2 /м 3 .

Доля свободного объема 0,84 м 3 /м 3 .

Распродажа!

2,300.00 руб.

Спирально — призматическая насадка (СПН) на данный момент лучший наполнитель для бытовых и промышленных ректификационных колонн. Изготавливается из высококачественной нержавеющей 12х18н10т проволоки диаметром 0,25 мм.

Площадь поверхности 2600 м 2 /м 3

Доля свободного объема 0,85 м 2 /м 3

Распродажа!

2,100.00 руб.

СПН НАСАДКА размер 5х5х0,3 мм

Используется в случаях когда не требуется максимальная очистка продукта. На пример при производстве виски и других ароматных дистиллятов. Изготавливается из высококачественной нержавеющей проволоки диаметром 0,3 мм.

Доля свободного объема 0,87 м 3 /м 3 .

Распродажа!

2,100.00 руб.

СПН насадка 5 х 5 х 0.3 мм. семигранка

Спирально призматическая насадка 5 х 5 х 0,3 мм применяется когда не требуется максимальная очистка продукта. Например при производстве виски и других ароматных дистиллятов. Изготавливается из высококачественной нержавеющей проволоки диаметром 0,3 мм.

Площадь поверхности 2050 м 2 /м 3 . Доля свободного объема 0,88 м 3 /м 3 .

Распродажа!