Самогонный аппарат представляет собой сборную конструкцию, в которую входят основные и дополнительные элементы. Одним из вспомогательных устройств перегонной системы является дефлегматор.
Бывает он разных видов и называться может по-разному. В среде самогонщиков его именуют также дополнительным охладителем или предохладителем. Некоторые путают устройство с сухопарником, но функции этих приборов несколько разнятся.
Что представляет собой дефлегматор и зачем он нужен
Опытные самогонщики знают, как важно качественно очистить алкогольный продукт от вредных примесей. Этим и занимается дефлегматор. Правда, выполняет он только грубую, предварительную очистку.
Выглядит конструкция как вертикальная трубка, внутри или вокруг которой движется вода-охладитель. Используется данный элемент для частичного отделения и удаления вредных примесей из спиртосодержащего пара.
Как работает дефлегматор
Принцип действия устройства основан на разнице температур кипения и испарения веществ.
Предохладитель закрепляют на подходе к основному охладителю. Спиртовой пар выходит из перегонного куба, поднимается по трубке и поступает в дефлегматор.
Тяжелые примеси с более высокой температурой кипения при охлаждении до 78 °C превращаются в жидкость и стекают обратно в перегонную емкость. Спирт и более легкие фракции проскакивают и продвигаются дальше. Контролировать объем отделяемой жидкости (флегмы) можно, регулируя интенсивность подачи воды.
Использование дефлегматора позволяет существенно улучшить качество конечного продукта: сделать его чище, крепче, ароматнее и вкуснее.
Какие бывают дефлегматоры
Делают приборы из разных материалов: стекла, нержавейки, меди. Выглядеть они также могут по-разному, но в основе лежит один из двух типов конструкции:
- Пленочный (или прямоточный) дефлегматор
Представляет собой устройство в виде двух цилиндров разного диаметра. Меньший находится внутри большего. На внешнем сосуде имеются 2 отверстия для подачи и вывода воды-охладителя. Она движется в зазоре между трубками. Во внутренний цилиндр поступает пар. Тяжелые фракции конденсируются и стекают по стенкам вниз. Летучие примеси и спирт выходят через специальное отверстие вверху. Пленочный дефлегматор бывает рубашечным (с одним отверстием для выхода пара) или кожухотрубчатым (с несколькими).
- Дефлегматор Димрота и его аналоги
Представляет собой более совершенное устройство за счет увеличенной площади контакта охладителя со спиртовым паром. Внутри металлической или стеклянной колбы находится змеевик с водой. Он выглядит как спиральная трубка. В пространство между змеевиком и внешним корпусом поступает пар. Конденсат собирается прямо на поверхности спирали и стекает по ней обратно в перегонный куб.
Регулируемые и нерегулируемые дефлегматоры
Первые позволяют контролировать интенсивность подачи воды с помощью специального краника. Во вторых такая возможность не предусмотрена, потому они менее эффективны.
Как сделать дефлегматор самостоятельно
Изготовить простой дефлегматор для домашнего самогоноварения по силам даже новичку. Использовать для этих целей можно разные материалы. Одним из популярных вариантов является предохладитель из металлического термоса. Делают его следующим образом:
- У емкости аккуратно снимают дно. Для этого к нижней части термоса припаивают металлическую скобу, прикрепляют к ней тросик/проволоку и резко тянут.
- Отделяют внешнюю и внутреннюю колбы от соединительной перегородки. Для этого придется воспользоваться дрелью или наждачным станком. Стачивают ребра перегородки в месте крепления, чтобы получился зазор.
- В донышке внутренней колбы делают отверстие для взаимодействия с воздухом, вставляют в него трубку и закрыть место стыка.
- В стенке наружной колбы делают по одному отверстию в верхней и нижней части для подачи/вывода воды, припаивают к ним 2 патрубка (концы должны чуть выступать вовнутрь).
- Собирают устройство: вставляют внутреннюю колбу, делают отверстия в донышке и на перегородке для шланга, пропаивают зазоры.
- Подсоединяют такой дефлегматор горловиной вниз с помощью переходника, сделанного из отрезка трубы.
Те, кто обладает навыками в области слесарно-столярных работ и хорошо владеет паяльником, могут попробовать сконструировать прибор по следующей инструкции:
Самым простым аналогом домашнего дефлегматора является сухопарник из стеклянной банки:
Сделать его проще всего, однако эффективность такого варианта в качестве очистителя от вредных примесей крайне мала.
Нашли ошибку или есть что добавить? Выделите текст и нажмите CTRL + ENTER или нажмите сюда. Спасибо за ваш вклад в развитие сайта!
Источник: vzboltay.com
Источник: www.chem21.info
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
Принцип действия дефлегматора
Дефлегматор представляет из себя вертикальную трубку из нержавейки или меди, вокруг которой по контуру двигается охлаждающая вода. Насыщенный вредными примесями и спиртом пар, проходя через этот небольшой холодильник, охлаждается. Часть примесей, конденсируясь в пар, стекает на дно самогонного аппарата. Спиртовые пары же пролетают сквозь трубку и движутся дальше к основному холодильнику, где они уже конденсируются в конечный продукт.
Лучше всего принцип действия объяснил автор канала Сур-Ликбез на Youtube в своём 10 уроке. Очень короткое и понятная информация, после которой вы сразу же поймёте о чём идёт речь.
Какие бывают дефлегматоры
На самом деле всего существует только 2 вида: прямоточный (пленочный) и Димрота (со змеевиком внутри). Всё остальное это аналоги того или иного вида. Мы покажем в картинках, как они выглядят и чем отличаются.
Прямоточный
Концепция «трубка в трубке». Между трубками течёт вода, которая охлаждает в первую очередь внутреннюю трубу и задерживает движение паров. Отверстие может быть как одно большое, так и несколько маленьких. Пары конденсируются непосредственно на стенках трубы и медленно стекают обратно.
Димрота
В этом случае охлаждение происходит не в стенках дефлегматора, а непосредственно через змеевик внутри трубки. Благодаря такому шагу, повышается площадь соприкосновения пара с охлаждающим элементом и устройство работает эффективнее.
Он может быть как металлическим, так и стеклянным.
Какой дефлегматор лучше
Предпочтение самогонщиков было однозначно отдано кожухотрубчатому дефлегматору (с 3 или 5 трубками внутри). С его помощью лучше всего корректируется температура во время перегонки браги, испарения реагируют моментально. Недостаток состоит в том, что настроить его довольно сложно, начинающий самогонщик может попусту не справиться с этой задачей.
Именно поэтому новичкам рекомендуют начинать с прямоточного устройства, которое значительно проще в использовании.
Изменение подачи воды немного хуже корректирует весь процесс, но его вполне достаточно для адекватной работы устройства.
Если речь идёт о производителях, то однозначного ответа мы вам не дадим, так как каждая лягушка хвалит своё болото.
Лучше всего ориентироваться на размеры дефлегматора — чем он больше, тем эффективнее работает (в большинстве случаев).
Нужен ли дефлегматор вообще
Ещё один интересный вопрос, часто поднимающийся на форумах. По мнению противников дефлегматоров, это устройство настолько неэффективно, что использовать его бессмысленно. Разницу с ним и без него практически не ощущается, в результате чего и тратить на него деньги смысла нет.
Наше субъективное мнение следующее: если хоть на 1% дистиллят или ректификат можно сделать чище, то этим нужно пользоваться. Пусть этот небольшой холодильник и не уберёт все вредные фракции из алкоголя, но какую-то часть точно удержит. А что-то явно лучше, чем ничего.
Когда речь идёт о качестве самогона, нам кажется странным экономить на собственном здоровье.
Как изготовить дефлегматор своими руками
Это устройство довольно часто путают с сухопарником, поэтому в интернете вы можете найти много инструкций, которые вводят всех в заблуждение. Трёхлитровая банка с двумя трубками не может быть дефлегматором, это классический сухопарник.
Если делать всё по уму, то себестоимость нашего устройства может быть даже выше, чем в магазине. Дело в том, что нам нужно будет найти хороший металл, воспользоваться услугами токаря и сварщика и то ещё это не всё. Поэтому в большинстве случаев целесообразно его просто купить и не париться.
Если для вас это не выход. тогда советуем посмотреть видеоинструкцию по изготовлению дефлегматора своими силами от Красноговорской Крепости. Первый ролик я решил не выкладывать, так как там была только теория по выбору диаметра и количества трубок в самом устройстве. Второй же ролик сразу же показывает практику, поэтому рекомендуем вам его посмотреть.
Источник: 2samogona.ru