Зачем нужен дефлегматор в самогонном аппарате

Для получения высококачественного самогона просто не обойтись без дефлегматора для самогонного аппарата. Нужный механизм можно купить в магазине или сделать самостоятельно. Форма и размер устройства зависит от вида дистиллятора, а также от желаемой производительности готового продукта.

 

Что такое дефлегматор?

Так что же такое дефлегматор в самогонном аппарате? Дефлегматор (его еще называют сухопарником или отстойником) — это емкость, в которой в процессе дистилляции оседают ядовитые сивушные масла и другие вредные вещества, т. е. он является своеобразным фильтром. Если процент содержания сивухи в самогоне выше допустимой нормы, то велика вероятность отравления потребителя низкокачественным алкоголем. Поэтому при перегонке бражной жидкости очень важна тщательная очистка от токсичных примесей.

Устройство дефлегматора

Дефлегматор в элементарном виде представляет собой две разные по диаметру трубки, зафиксированные на перегонном кубе в вертикальном положении. В рубашке между этими трубками циркулирует холодная вода, которая выполняет функцию охлаждения. Та трубка, которая меньшего диаметра, предназначена для выхода пара, содержащего спирт.

Принцип работы

Какой же принцип работы дефлегматора? Он основан на том, что перегоняемая жидкость состоит из двух частей, которые имеют неодинаковые температуры кипения. Это позволяет эффективно разделить брагу на фракции. Этот процесс осуществляется следующим образом:

1. Нужно создать оптимальную температуру для очистки, укрепления и конденсации спиртовых паров. Для этого требуется сначала запустить охлаждение на максимальную мощность. Перегоняемая жидкость конденсируется и стекает обратно в куб, где разогревается и снова частично испаряется. Такой процесс называется «переиспарение».
2. Когда температура в дефлегматоре достигает точки кипения обеих фракций, то внутри устройства возникают два слоя: верхний (c низкой t⁰ кипения) и нижний (с высокой t⁰ кипения).
3. Теперь уже можно начинать отбор низкотемпературной фракции. Аккуратно меняем охлаждающий режим, чтобы точка испарения верхнего слоя находилась рядом с верхним срезом отстойника.
4. После того как первая фракция отобрана, необходимо еще раз изменить режим охлаждения для оптимального отбора второй компоненты.

Такой способ помогает легко разделить смесь на разнородные фракции.

Исходя из вышеперечисленного можно понять, как работают дефлегматоры и какова их основная функция.

Виды дефлегматоров

Существует несколько самых популярных дефлегматоров:

• Димрота;
• Бунзена;
• Ле-Шателье;
• елочные;
• цилиндрические отстойники с насадкой.

Отличаются они между собой функциями, конструкциями, способом применения, формами и размерами. Как правило, выбор дефлегматора обусловлен характеристиками самогонного аппарата. Чаще всего отстойники изготавливают из стекла, трубки из нержавейки, гораздо реже из меди или титана (из-за высокой цены).

Эти холодильники отличаются по конструкции, но похожи по принципу действия. Всего существует два вида конструкций:

• прямоточная;
• холодильник Димрота.

Прямоточный отстойник сделан по принципу «труба в трубе», а дефлегматор Димрота является миниатюрным подобием ректификационной колонны. Он выполнен в виде трубы, в которой находится еще одна труба в форме спирали. Благодаря такой спиральной форме площадь контакта между фазами пар — жидкость существенно увеличивается, следовательно, процесс разделения фракций более эффективный. К тому же контакт фаз происходит в центре трубки при максимальной температуре, что способствует более тщательной очистке паров спирта. Опытные самогонщики выбирают дефлегматор Димрота, так как он наиболее функциональный.

Достоинства дефлегматора

Опытным винокурам не стоит экономить на покупке дефлегматора. Явными плюсами его наличия являются следующие факторы:

1. Очищение от токсичных веществ, а также избыточных сивушных масел, что существенно повышает качество полученного продукта.
2. Благодаря отстойнику не придется очищать алкогольный напиток еще и с помощью механических или химических способов.
3. Наличие дефлегматора дает возможность повысить крепость, улучшить вкусовые качества получаемого алкоголя.
4. Очень важно, что устройство не даст браге попасть в готовый продукт и в случае чего не придется проводить перегонку заново.
5. Дефлегматор можно использовать и для ароматизации алкогольного напитка. Для этого всего лишь нужно положить внутрь сушеные фрукты, ягоды или цедру.

Главное же — это то, что дефлегматор значительно упрощает производство напитка в домашних условиях. Уже не придется проводить две или три перегонки бражной жидкости для достижения высокого качества готового продукта.

Дефлегматор своими руками

Как собрать в домашних условиях дефлегматор своими руками? Это не очень сложно, но если нет желания или времени возиться со сборкой данного устройства, то в продаже есть готовые варианты по вполне приемлемым ценам. Да и современный аппарат уже идет в комплекте с дефлегматором и ректификационной колонной. К тому же не каждую модель дефлегматора для самогонного аппарата своими руками можно смастерить, некоторые виды собираются только на производстве.

Отстойники можно смастерить самостоятельно из следующих предметов:

• термоса;
• нержавейки;
• стеклянной банки.

Если в самогонном аппарате используется ректификационная колонна, то идеальным вариантом является сухопарник из термоса. Его трудно сделать без специальных знаний и навыков, но при большом желании можно научиться всему. Приготовьтесь, что придется сверлить и паять, поэтому сразу вооружитесь необходимыми инструментами.

Процедура изготовления оборудования следующая:

1. После зачистки днища термоса к нему приварить скобы, пропустить проволоки и зафиксировать к стене. Затем нужно резко дернуть термос. Преследуемая цель — снять дно с колбы термоса. Если предварительно прогреть дно горелкой, это существенно облегчит процесс.
2. Далее нужно обточить сварочный шов так, чтобы образовался малозаметный зазор по окружности. Сделать это лучше дрелью со специальной насадкой или наждачным станком.
3. Извлеките внутреннюю колбу. Чтобы было как можно проще вынуть внутреннюю часть, нужно спилить ребро горловины термоса.
4. Делаем отверстие во внутренней колбе на дне, вставляем и привариваем к ней вентиляционную трубку.
5. Во внешнюю колбу внизу и вверху врезаем и припаиваем два патрубка для свободного циркулирования холодной воды. Важно, чтобы внутренние концы трубок выступали на меньшее расстояние относительно величины промежутка между колбами.

Теперь дефлегматор из термоса готов к применению. Осталось только зафиксировать устройство на аппарате вниз горловиной.

Можно смастерить сухопарник и из отрезков труб из стали-нержавейки (d = 38 мм и d = 52 мм). Приобрести отрезки труб по низким ценам можно в пункте приема металлолома. Сначала с наружной стороны трубки большего диаметра на концах вваривается два патрубка. Трубку с меньшим диаметром нужно вставить внутрь большей. Чтобы между деталями образовалась рубашка, нужно заварить концы. После устройство присоединяется к отверстию в крышке куба. А в образовавшейся полости циркулирует вода (холодная).

Изготовление такого сухопарника — очень трудная задача. Необходимы слесарные навыки и опыт работы с аппаратом для сварки, так как нужно будет спаивать трубки между собой. Если таких навыков нет, то лучше устройство из нержавейки купить и сэкономить время и нервы.

Проще всего сделать сухопарник в домашних условиях из банки.

Для такой конструкции потребуются:

• стеклянная банка объемом не меньше одного литра с крышкой из металла;
• штуцеры — 2 шт.;
• шило;
• гайки — 2 шт.;
• фломастер;
• клей термоустойчивый.

Технология изготовления:

1. Отметить на крышке диаметр отверстий в местах соединения, обвести штуцеры фломастером.
2. Сделать отверстия острым шилом.
3. Установить штуцеры, а после закрепить гайками.
4. Для максимальной герметизации отверстий требуется обработать их снаружи и внутри термоустойчивым клеем.

После того как сухопарник готов, останется только соединить его с самогонным аппаратом. Лучше использовать шланги из силикона, так как резина может повлиять на вкус и запах алкогольного напитка.

Детали можно заказать в мастерской, предпочтительнее из нержавейки. Важно, чтобы штуцер для входа был короче, чем штуцер для выхода, таким образом можно защитить самогон от попадания в него браги.

Эффективность устройства, сделанного самостоятельно, зависит от метода сборки, используемых материалов и от правильного расчета требуемых параметров. Лучше всего после изготовления предварительно протестировать его. Залить обычную воду в куб, затем запустить аппарат: так можно проверить наверняка прочность монтажа и герметичность отстойника.

Раньше считали, что в дефлегматоре нет необходимости, не задумываясь о качестве спиртного напитка. Но в наше время люди, занимающиеся самогоноварением, пришли к выводу, что такая экономия сказывается на качестве алкоголя (остаются вредные вещества), а, следовательно, и чревата плохими последствиями для здоровья. Употребляя алкоголь высокого качества, можно избежать опасной интоксикации организма.

Источник: alkozalp.com

 

 

Технологии самогоноварения не стоят на месте. С каждым месяцев появляются все новые и новые модели. И что важно отметить, каждая новинка обязательно содержит дефлегматор.

 

Зачем он нужен?

 

По сути, это охладитель, цель которого охладить тяжелые фракции в паре. Таким образом паровая смесь разделяется на фракции разной температуры конденсации. Соответственно, часть успевает охладиться и в виде конденсата, флегмы стекает вниз, а часть более легких (в нашем случае спиртовых) паров, двигается далее.

Для винокурения важно, чтобы мы отбирали максимально крайние пары, они самые чистые, тем более после дефлегматора.

 

Какие бывают разновидности?

 

Сегодня мы не будем рассматривать дефлегматор в виде сухопарника. Это уже давно описанные технологии, которые всем известы со своими плюсами и минусами. Самогонный аппарат, который не имеет хотя бы сухопарника, это уже отмирающий вид в мире самогоноварения.

 

Мы разделили дефлегматоры, которые используются в дистилляторах на три вида. Сейчас расскажем о каждом поподробнее.

 

Минидефлегматор. Как правило, это трубка, которая проходит через колонну. И чем выше она располагается тем больший эффект мы получим. Поскольку пары создают определенное активное движение в царге и некоторое давление, то даже такое небольшое дополнение как минидефлегматор играет важную роль в конденсации флегмы. Соответственно, это как минимум сократит количество тяжелых фракций и улучшит качество нашего напитка. Таких аппаратов много это и Умелец с царгой, Элегант ПРО.

Дефлегматор рубашечного типа. Это конструкция трубы в трубе. Царгу опоясывает труба большего диаметра в которой бежит холодная вода. Благодаря чему происходит конденсация тяжелых паров и в виде флегмы они стекают вниз. Площадь охлаждения здесь значительно больше, поэтому и результат будет заметно отличаться от минидефлегматора. Это уже более сильный охладитель, поэтому желательно, чтобы присутствовал механизм регулирующий подачу холодной воды в дефлегматор. Это начали использовать в самогонном аппарате Зенит, Салют.

 

Кожухотрубный дефлегматор. Это тоже очень активный конденсатор и позволяет получать очень приличные напитки даже при первой перегонке. Принцип его работы такой же, как и в предыдущих вариантах, но конструкция отличается. Как правило, 3 и более трубки находятся внутри царги, а вокруг них протекает холодная вода. Этот вариант самый эффективный, так как соприкосновение паров, со стенками холодных трубок, проходит на большей площади. А соответственно, эффект от охлаждения флегмы и ее возврат будет еще выше. Дистиллят будет еще более чистым, а крепость значительно выше. Сегодня это очень популяный вид дефлегматора и используют его в бражных коллонах. Как правило они зажимаются клампами, поэтому очень легко добавляются при необходимости. Отличный популярный самогонный аппарат с кожухотрубным дефлегматором Сириус.

Конечно, каждый производитель конструирует дефлегматор по своей разработке. Они имеют разные размеры, длину, толщину и количество трубок. И это все отражается не только на стоимости самогонного аппарата, но и на качестве итогового продукта. Самое главное, что сегодня для улучшения получаемого напитка многие производители используют в своих дистилляторах дефлегматоры. И это правильно!

 

Мы рекомендуем всем, обращайте внимание на конструкции аппаратов, это позволит получать более качественные напитки и радовать родных и близких.

Источник: moy-zyatek.ru

Что такое дефлегматор в самогонном аппарате и для чего он нужен

Описание

—Устройство самогонного аппарата— может варьироваться от очень простого, состоящего из —перегонного куба—, —холодильника— и —шлангов—, до очень сложного, близкого по структуре к промышленной установке.

Дефлегматор относится к дополнительным агрегатам, призванным улучшить процесс перегонки и качество конечного продукта – самогона.

Обычно располагается непосредственно над перегонным кубом и может входить в состав —ректификационной колоны—.

Самая простая конструкция – пленочная – состоит из вертикальной трубки, более сложные виды имеют увеличенную площадь конденсации, а также дополняются охладительной системой, усиливающей и контролирующей процесс разделения жидкости на составляющие.

Назначение

Устройство обеспечивает протекание процесса ректификации, который в отличие от дистилляции, где жидкость после испарения просто конденсируется, заключается в многократном переиспарении конденсата и одновременном газо-жидкостном обмене между ним и поднимающимся паром.

После чего конденсат стекает в перегонный куб и вновь испаряется, процесс продолжается циклично. За счет этого спирт отделяется от ненужных примесей гораздо эффективнее.

Таким образом, дефлегматор в самогонном аппарате нужен для протекания процесса ректификации, существенно улучшающего вкусо-ароматические свойства самогона, его крепость и чистоту, чего нельзя добиться одной дистилляцией.

Устройство и принципы работы дефлегматора в самогонном аппарате

Для обеспечения минимальной ректификации над перегонным кубом достаточно установить высокую трубку с запаянным верхом и выходом для пара возле него.

Устройство дефлегматора для самогонного аппарата такого типа называется пленочным. К другому типу относятся узлы, оборудованные дополнительными плоскостями, например внутренними ребрами, увеличивающими площадь конденсации, а также водяным охлаждением для контроля над процессом ректификации.

В таком случае в конструкции обязательно присутствует —термометр—, по показаниям которого и регулируется подача воды.

Производительность самогонных аппаратов, оснащенных ректификационным узлом с системой охлаждения значительно выше, а среди всех вариантов конструкций этого типа выделяется «модель Димрота».

Ее относительная простота и эффективность, не многим уступающая полноценной ректификационной колоне, ставит ее на первое место в домашнем самогоноварении.

Суть процесса ректификации

Брага является раствором множества отдельных веществ: спирта, воды, сивушных масел и прочих примесей. Каждое из них имеет разную температуру кипения и испарения.

Дефлегматор для самогонного аппарата устроен таким образом, что пар, попав в него, охлаждается до определенной температуры – 78 С градусов в идеале, в таких условиях испаренные примеси и сивушные масла, имеющие более высокую температуру кипения, не могут поддерживать газообразное состояние, как результат они начинают конденсироваться на стенках.

А очищенный пар, состоящий теперь в основном из спирта и воды, проходит в выходное отверстие вверху дальше по системе.

Как сделать своими руками

Пленочный с охлаждением

Улучшенная версия самой простой конструкции. Состоит из двух труб: меньшего и большего диаметра, первая вставляется и заваривается внутри второй, в стенках которой делается два отверстия – одно внизу и одно вверху под подачу и выход воды соответственно.

Конструкция устанавливается над перегонным кубом. В центральную полость попадают пары из куба и, частично конденсируясь на охлажденных стенках, стекают обратно, где вновь испаряются.

Наружная часть – это водяная рубашка, внутри которой циркулирует вода, обеспечивающая охлаждение, а интенсивность ее подачи дает возможность контролировать процесс ректификации. Сделать такой самогонный аппарат с дефлегматором можно, используя несложный чертеж.

Модель Димрота

Конструкция состоит из двух трубок, первая выполняет роль корпуса, внутри которого находится пар из куба.

Из второй сворачивается спираль, по которой будет циркулировать вода, при этом между спиралью и корпусом должен оставаться зазор.

 

 

Узел устанавливается сразу над перегонным кубом. Эта очень простая конструкция имеет более высокую эффективность, чем пленочная, отчасти из-за того, что конденсационная поверхность находится в центре, а не по краю устройства.

Небольшое резюме

Изучив все детали и разобравшись в том, как работает дефлегматор в самогонном аппарате, можно с уверенностью сказать, что польза от его использования несравнима с ресурсами, необходимыми для его создания. Особого внимания заслуживает холодильник Димрота, сочетающий высокую эффективность с простой конструкцией. Ректифицированный самогон – продукт совершенно другого уровня, и это относится как к вкусо-ароматическим свойствам напитка, так и к содержанию сивушных масел и других примесей.

Источник: gradusinfo.ru

Ректификация и дистилляция

Дистилляция — это испарение с последующей конденсацией паров. Именно это и происходит при использовании самогонного аппарата простейшего типа.
Ректификация — разделение смеси на фракции за счет противоточного движения пара и этого же пара, сконденсировавшегося в жидкость (флегму).

Таким образом, видно, что при дистилляции пар, образовавшийся при кипении жидкости, прямотоком поступает на конденсатор. В итоге мы получаем однородную смесь, содержащую и спирт, и воду, и сивушные масла. Содержание спирта повышается за счет того, что он испаряется при более низких температурах и быстрее, чем вода и прочие фракции.

При ректификации часть сконденсированного пара стекает обратно в сторону перегонной емкости, нагревается от вновь образовавшегося пара и вновь многократно испаряется. В результате процесса переиспарения перегоняемая жидкость разделяется на составные части. В случае с самогоном: сивушные масла, вода и нужный нам спирт. Степень разделения зависит от исполнения ректификационной колонны.

Забегая немного вперед, скажем, что дефлегматор для самогонного аппарата — один из элементов, входящий в устройство ректификационной колонны.

Сухопарники и мокропарники

Собственно, это два названия одного и того же элемента. Еще они известны как прикубники. И сухопарник и мокропарник конструктивно представляют собой тонкостенную закрытую емкость небольшого объема с двумя паропроводами в верхней части: вводным и выводным.

В нижнюю часть прикубника врезан кран для сброса отработанного конденсата. Однако часто прикубники делают из стеклянных банок, тогда, естественно, речи о кране идти не может. Слив накопленной жидкости производится через горловину и только по окончании перегонки.

Конструктивное отличие между мокро- и сухопарником одно: в мокропарнике выход вводного патрубка опущен до самого дна, так чтобы пар из перегонного куба «пробулькивал» сквозь налитую в емкость жидкость. Отсюда часто мокропарник называют еще барботером.

Как это работает

1. Пар попадает в емкость и за счет разницы температур начинает конденсироваться на стенках и стекать на дно.
2. По мере нагревания корпуса сухопарника новым паром интенсивность конденсации уменьшается, часть пара начинает уходить в отбор.
3. Одновременно с этим конденсат начинает нагреваться и переиспаряться и тоже уходить в отбор.
4. В определенный момент за счет переиспарения на дне находится уже только «грязная» флегма, которую лучше сбросить через кран и начать цикл с начала.
5. Если кран отсутствует, то вариант один — отбор до промывки, т.е. на выходе мы получаем «грязный» продукт.

Оба варианта и «сброс», и «отбор до победного» к хорошим не относятся — на выходе мы все равно получим не самый качественный продукт. По сути, сухопарник выполняет только две полезные функции:

• не дает парам браги попасть в отбор;
• за счет переиспарения немного увеличивает крепость продукта.

Можно ли повысить эффективность прикубника? Можно, но необходимо изменять его устройство: корпус должна располагаться над перегонным кубом, а сброс конденсата осуществляться непосредственно в куб. Только это будет уже не сухопарник, а вполне себе приличный неуправляемый дефлегматор.

Как устроен дефлегматор

Устройство дефлегматора в простейшем виде это две сваренные трубки разного диаметра, установленные вертикально на перегонный куб. В рубашке между ними циркулирует охлаждающая жидкость (вода) а трубка меньшего диаметра служит магистралью для выхода спиртосодержащего пара.

Для пояснения принципа работы этого устройства условно примем, что перегоняемая жидкость имеет 2 компоненты, имеющие различные температуры кипения. Разделение на фракции осуществляется следующим образом:

1. На первоначальном этапе охлаждение запускается на полную мощность и до разогрева перегонного куба аппарат работает «сам на себя». То есть, испаряющаяся из емкости жидкость конденсируется, образует тонкую пленку на стенках и стекает навстречу поднимающемуся пару обратно в куб. На своем пути она разогревается вновь образовавшимся паром и частично испаряется — это и есть «переиспарение»
2. После того как температура в емкости достигнет температуры достаточной для закипания обоих фракций, внутри конструкции образуются две области:
3. Верхняя, где конденсируются пары фракции с низкой температурой кипения.
4. Нижняя — область конденсации второй компоненты.
5. В основной холодильник по-прежнему ничего не попадает, то есть, отбора пока нет.
6. Температура испарения и конденсации каждой из фракций известны. Теперь можно изменить режим охлаждения таким образом, чтобы точка испарения первой фракции находилась у верхнего среза дефлегматора.
7. Начинается отбор 1-й компоненты смеси.
8. После того, как низкотемпературная фракция отобрана, режим изменяется еще раз и отбирается вторая часть смеси.

Способ позволяет разделить жидкость на любое количество компонентов, имеющих разную температуру кипения. Процесс инерционен, и менять режим охлаждения лучше очень аккуратно, медленно и ступенчато.

Дефлегматор Димрота

Разделяющая способность дефлегматора зависит от величины площади соприкосновения флегмы с паром и точности регулировки. Принцип же функционирования одинаков для всех типов этих устройств, различаются они только конструктивно.

Тот, что был описан в предыдущем разделе — прямоточный холодильник пленочного типа. Конструкция простая в изготовлении и достаточно эффективная. Но у нее есть недостатки — незначительная площадь взаимодействия, которая при отклонении конструкции от вертикали вообще стремиться к нулю. Второй — это сложность регулировки по температуре пара. Частично этих недостатков лишена конструкция Димрота.

Дефлегматор Димрота представляет собой стеклянную или металлическую колбу, в центре которой находится спиралевидная трубка. По ней циркулирует вода и на ней же конденсируется флегма.

Принцип работы тот же, но очевидно, что такая конструкция даже на глаз имеет большую площадь соприкосновения пара и жидкости, чем пленочный аппарат. Кроме того, взаимодействие флегмы и пара происходит по центру колбы, там, где его температура максимальна. Следовательно, и продукт на выходе будет более чистый и крепкий.

Почему в быту чаще всего применяются дефлегматор Димрота или пленочный дефлегматор для самогонного аппарата? Это связано со свойствами исходного сырья — брагой. Если при ее перегонке использовать наиболее эффективную насадочную колонну с большой площадью наполнителя, то уже через полчаса работы наполнитель загрязнится настолько, что никакая ректификация станет невозможной.

Источник: okopchenii.ru

Принцип работы кожухотрубных теплообменников и сфера их применения

В самогоноварении многоходовые перекрестноточные холодильники принято называть кожухотрубниками (КХТ), а их однотрубный вариант – противо- или прямоточным холодильником.  Соответственно, при использовании этих конструкций в качестве дефлегматоров — кожухотрубными и рубашечными дефлегматорами.

В домашних самогонных аппаратах, бражных и ректификационных колоннах подачу пара осуществляют в эти теплообменники по внутренним трубам, а охлаждающей воды – в кожух. Любого промышленного конструктора-теплотехника это бы возмутило, так как именно в трубах можно создать высокую скорость теплоносителя, значительно увеличив теплоотдачу и КПД установки. Однако у винокуров свои цели и не всегда нужен высокий КПД.

Например, в дефлегматорах для паровых колонн, наоборот, требуется смягчить градиент температур, размазать зону конденсации как можно больше по высоте, и, сконденсировав необходимую часть пара, не допустить переохлаждения флегмы.  Да еще и точно регулировать этот процесс. На первый план выходят совсем другие критерии.

Среди применяемых в самогоноварении холодильников наибольшее распространение получили змеевики, прямоточники и кожухотрубники. Каждый из них имеет свою сферу использования.

Для аппаратов с низкой (до 1,5-2 л/час) производительностью наиболее рационально применение небольших проточных змеевиков. При отсутствии проточной воды змеевики тоже дают фору другим вариантам. Классический вариант – змеевик в ведре с водой. Если есть водопровод и производительность аппарата до 6-8 л/ч, то преимущество имеют прямоточники, сконструированные по принципу «труба в трубе», но с очень малым кольцевым зазором (около 1-1,5 мм). На паровую трубу спиралевидно навивают проволоку с шагом 2-3 см, которая центрирует паровую трубу и удлиняет путь охлаждающей воды. При мощностях нагрева до 4-5 кВт это самый экономичный вариант. Кожухотрубник, безусловно, может заменить прямоточник, но стоимость изготовления и расход воды будет повыше.

Кожухотрубник выступает на первый план при автономных системах охлаждения, поскольку совершенно нетребователен к давлению воды. Как правило, обычного аквариумного насоса хватает для успешной работы. Кроме того, при мощностях нагрева от 5-6 кВт и выше кожухотрубный холодильник становится практически безальтернативным вариантом, так как длина прямоточного холодильника для утилизации высоких мощностей будет нерациональной.

Для дефлегматоров бражных колонн ситуация несколько иная. При малых, до 28-30 мм, диаметрах колонн наиболее рационален обычный рубашечник (в принципе тот же кожухотрубник).

Для диаметров 40-60 мм лидером становится дефлегматор Димрота. Это высокоточный охладитель с четкой регулируемостью мощностью и абсолютной несклонностью к завоздушиванию. Димрот позволяет настроить режимы с наименьшим переохлаждением флегмы. При работе с насадочными колоннами он, благодаря своей конструкции, дает возможность центрировать возврат флегмы, наилучшим образом орошая насадку.

Кожухотрубник выходит на передний план при системах автономного охлаждения. Орошение насадки флегмой происходит не в центре колонны, а по всей плоскости. Это менее эффективно чем у Димрота, но вполне допустимо. Расход воды при таком режиме у кожухотрубника будет ощутимо выше нежели у Димрота.

Если нужен конденсатор для колонны с жидкостным отбором, то Димрот вне конкуренции за счет точности регулировки и малого переохлаждения флегмы. Кожухотрубник также применяют для этих целей, но переохлаждения флегмы трудно избежать и расход воды будет выше.

Основной причиной популярности кожухотрубников у производителей бытовых аппаратов является то, что они более универсальны в использовании, а их детали легко унифицируются. Кроме того, применение кожухотрубных дефлегматоров в аппаратах типа «конструктор» или «перевертыш» вне конкуренции.

Расчет параметров кожухотрубного дефлегматора

Расчет необходимой площади теплообмена можно выполнить по упрощенной методике.

1. Определить коэффициент теплопередачи.

Формулы для расчетов:

R = h / λ, (м2 К)/Вт;

Rs = R1 + R2 + R3 + R4, (м2 К)/ Вт;

К = 1 / Rs, Вт/ (м2 К).

2. Определить среднюю разницу температур между паром и охлаждающей водой.

Температура насыщенного спиртового пара Тп = 78,15 °C.

Максимальная мощность от дефлегматора нужна в режиме работы колонны на себя, что сопровождается максимальной подачей воды и минимальной её температурой на выходе. Поэтому примем, что температура воды на входе в кожухотрубник (15 — 20) — Т1 = 20 °C, на выходе (25 — 40) — Т2 = 30 °C.

 Твх = Тп — Т1;

Твых= Тп — Т2;

Среднюю температуру (Тср) посчитаем по формуле:

Тср = (Твх — Твых) / Ln (Твх / Твых).

То есть, в нашем случае округленно:

Твх = 58°C;

Твых = 48°C.

Тср = (58 — 48) / Ln (58 / 48) = 10 / Ln(1,21) = 53 °C.

3. Рассчитать площадь теплообмена. Исходя из известного коэффициента теплопередачи (К) и средней температуры (Тср), определяем необходимую площадь поверхности для теплообмена (Sт) для требуемой тепловой мощности (N), Вт.

Sт = N / (Tср * К), м²;

Если нам, к примеру, нужно утилизировать 1800 Вт, то Sт = 1800 / (53 * 1493) = 0,0227 м², или 227 см².

4. Геометрический расчет. Определимся с минимальным диаметром трубок. В дефлегматоре флегма идет навстречу пару, поэтому необходимо соблюсти условия для её свободного стекания в насадку без излишнего переохлаждения. Если сделать трубки слишком малого диаметра, можно спровоцировать захлеб или выброс флегмы в зону над дефлегматором и дальше в отбор, тогда о хорошей очистке от примесей можно будет просто забыть.

Минимальное суммарное сечение трубок при заданной мощности посчитаем по формуле:

Sсеч = N * 750 / V, мм², где

N – мощность (кВт);

750 – парообразование (см³ / с кВт);

V – скорость пара (м/с);

Sсеч – минимальная площадь поперечного сечения трубок (мм²)

При расчетах дистилляторов колонного типа мощность нагрева выбирают исходя из максимальной скорости пара в колонне 1-2 м/с. Считается, что если скорость превысит 3 м/с, то пар будет гнать флегму вверх по колонне и забрасывать в отбор.

Если нужно утилизировать в дефлегматоре 1,8 кВт:

 Sсеч = 1,8 * 750 / 3 = 450 мм².

Если делать дефлегматор с 3 трубками, значит, площадь сечения одной трубки не меньше 450 / 3 = 150 мм², внутренний диаметр – 13,8 мм. Ближайший больший из стандартных размеров труб – 16 х 1 мм (внутренний диаметр 14 мм).

При известном диаметре труб d (см) находим минимально необходимую их суммарную длину:

L= Sт / (3,14 * d);

L= 227/ (3,14* 1,6) = 45 см.

Если сделаем 3 трубки, то длина дефлегматора должна быть около 15 см.

Длину корректируют учитывая, что расстояние между перегородками должно примерно равняться внутреннему радиусу корпуса. Если число перегородок будет четным, то патрубки для подачи и слива воды окажутся на противоположных сторонах, а если нечетным – на одной стороне дефлегматора.

Увеличение или уменьшение длины труб в пределах величины радиуса бытовых колонн не создаст проблем с управляемостью или мощностью дефлегматора, так как соответствует погрешностям при расчете и может быть компенсировано дальнейшими конструктивными решениями. Можно рассмотреть варианты с 3, 5, 7 и более трубками, затем выбрать со своей точки зрения оптимальный.

Конструктивные особенности кожухотрубного теплообменника

Перегородки

Расстояние между перегородками ориентировочно равно радиусу корпуса. Чем меньше это расстояние, тем больше скорость потока и меньше возможность возникновения застойных зон.

Перегородки направляют поток поперек трубок, это ощутимо увеличивает КПД и мощность теплообменника. Также перегородки препятствуют прогибу трубок под воздействием тепловых нагрузок и увеличивают жесткость кожухотрубного дефлегматора.

В перегородках вырезают сегменты для прохода воды. Сегменты должны быть не меньше площади сечения патрубков для подачи воды. Обычно эта величина составляет около 25-30% от площади перегородки. В любом случае, сегменты должны обеспечить равенство скорости воды по всей траектории движения, как в трубном пучке, так и зазоре между пучком и корпусом.

Для дефлегматора, несмотря на его небольшую (150-200 мм) длину, есть смысл сделать несколько перегородок. Если их число будет четным, штуцеры окажутся на противоположных сторонах, если нечетным – на одной стороне дефлегматора.

При установке поперечных перегородок важно обеспечить как можно меньший зазор между корпусом и перегородкой.

Трубки

Толщина стенок трубок особого значения не имеет. Разность коэффициента теплопередачи для толщины стенки 0,5 и 1,5 мм ничтожно мала. По факту трубки являются термически прозрачными. Выбор между медью и нержавейкой, с точки зрения теплопроводности, также теряет смысл. При выборе нужно исходить из эксплуатационных или технологических свойств.

При разметке трубной доски руководствуются тем, что расстояния между осями трубок должно быть одинаковым. Обычно их размещают в вершинах и по сторонам правильного треугольника или шестиугольника. По этим схемам при одном и том же шаге возможно разместить максимальное количество трубок. Центральная трубка чаще всего становится проблемной, если расстояния между трубками в пучке не одинаковы.

На рисунке показан пример правильного расположения отверстий.

Для удобства сварки расстояние между трубками не стоит делать меньше 3 мм. Для обеспечения прочности соединений материал трубной решетки должен быть более твердым, чем материал труб, а зазор между решеткой и трубами – не более 1,5% от диаметра труб.

При сварке концы труб должны выступать над решеткой на расстояние равное толщине стенки. В наших примерах – на 1 мм, это позволит сделать качественный шов, оплавив трубу.

Расчет параметров кожухотрубного холодильника

Главное отличие кожухотрубного холодильника от дефлегматора состоит в том, что флегма в холодильнике течет в одном направлении с паром, поэтому слой флегмы в зоне конденсации увеличивается от минимального до максимального более плавно, а средняя его толщина несколько больше.

Для расчетов рекомендуем задавать толщину, равную 0,8 мм. В дефлегматоре же все наоборот – вначале толстый слой флегмы, слившейся со всей поверхности, встречает пар и практически не дает ему полноценно конденсироваться. Затем, преодолев этот барьер, пар попадает в зону с минимальной, порядка 0,5 мм толщиной, пленки флегмы. Это толщина на уровне её динамического удержания, конденсация происходит, в основном, в этой зоне.

Приняв среднюю толщину слоя флегмы равной 0,8 мм, на конкретном примере рассмотрим особенности расчета параметров кожухотрубного холодильника по упрощенной методике.

Максимальные требования по мощности к холодильнику предъявляет первая перегонка, для которой и делают расчет. Полезная мощность нагрева – 4,5 кВт. Температура воды на входе – 20 °C, на выходе – 30 °C, пара – 92 °C.

Твх = 92 — 20 = 72 °C;

Твых = 92 — 30 = 62 °C;

Тср = (72 — 62)/ Ln (72 / 62) = 67 °C.

Площадь теплообмена:

Sт = 4500 / (67 * 855,6) = 787 см².

Минимальная суммарная площадь сечения труб:

S сеч = 4.5*750/10= 338 мм²;

Выбираем 7-ми трубный холодильник. Площадь сечения одной трубы: 338 / 7 = 48 мм или внутренний диаметр 8 мм. Из стандартного ассортимента труб подходит 10х1 мм (с внутренним диаметром 8 мм).

Внимание! При расчете длины холодильника нужен внешний диаметр – 10 мм.

Определяем длину трубок холодильника:

L= 787 / 3,14 / 1 = 250 см, следовательно, длина одной трубки: 250 / 7 = 36 см.

Проводим уточнение длинны: если корпус холодильника выполнен из трубы с внутренним диаметром 50 мм, то между перегородками должно быть 25 мм.

36 / 2,5 = 14,4.

Следовательно, можно сделать 14 перегородок и получить патрубки ввода-вывода воды в разные стороны, или 15 перегородок и патрубки будут смотреть в одну сторону, также слегка подрастет мощность. Выбираем 15 перегородок и корректируем длину трубок до 37,5 мм.

Чертежи кожухотрубных дефлегматоров и холодильников

Производители не спешат делиться своими чертежами кожухотрубных теплообменников, а домашние мастера не особо в них нуждаются, но всё же некоторые схемы есть в публичном доступе.

Послесловие

Не следует забывать, что всё вышесказанное – теоретический расчет по упрощенной методике. Теплотехнические расчеты намного сложней, но в реальном бытовом диапазоне изменения мощностей нагрева и других параметров методика дает корректные результаты.

На практике коэффициент теплопередачи может оказаться другим. Например, из-за повышенной шероховатости внутренней поверхности труб слой флегмы станет выше расчетного, или холодильник будет расположен не вертикально, а под углом, что изменит его характеристики. Вариантов много.

Расчет позволяет достаточно точно определить размеры теплообменника, проверить как повлияет на характеристики изменение диаметра труб и без лишних затрат отвергнуть все негодные или гарантированно худшие варианты.

Автор статьи – ИгорьГор.

Источник: alcofan.com