Condensador de reflujo vertical de tubo y carcasa o refrigerador. Condensador o refrigerador vertical de reflujo de tubo y carcasa Cómo funciona un condensador de reflujo de tres tubos
Al hacer bebidas espirituosas, el ama de casa debe determinar correctamente el resultado final deseado. Si el maestro está interesado en la velocidad y el bajo costo del equipo, el dispositivo será simple: cubo de destilación y un refrigerador
Si quiere obtener un producto de la más alta calidad a la salida, purificado de aceites de fusel y con una resistencia superior a 70 grados, es necesario utilizar varias unidades adicionales: una caldera de vapor, un burbujeador o un condensador de reflujo.
Un deflegmator es un aparato para la purificación adicional de vapor que contiene alcohol. El vapor, que se forma en la destilación aún cuando se calienta el puré, contiene no solo alcohol, sino también impurezas más pesadas de aceites de fusel y agua. Si el vapor se enfría, estas impurezas pesadas se condensarán, y este condensado se llama reflujo. El proceso de separar el reflujo del vapor se llama reflujo.
Definición del Diccionario explicativo de palabras extranjeras, ed. Krysina: “Reflegmatización [de] y, pl. no bueno [eso. Desflegmación< лат. dē… от…, раз… + греч. phlegma мокрота, влага]. тех. Частичная конденсация смесей различных паров и газов с целью обогащения их низкокипящими компонентами.»
La flema también contiene una cierta cantidad de alcohol, por lo tanto, cuando varios diseños Los destiladores de alcohol ilegal pueden proporcionar reflujo al cubo de destilación.
El mecanismo de trabajo (para qué sirve)
Esquema clásico luz de la luna todavía un refrigerador de cubos se convierte en un esquema de refrigerador de cubos de reflujo-vapor seco. El sistema funciona de la siguiente manera:
- El puré se calienta en el cubo., se evaporan fracciones ligeras (alcohol, aceites de fusel, agua).
- El vapor se enfría en un condensador de reflujo.... instalado en un cubo. La flema entra al cubo. donde se vuelve a evaporar.
- Sukhoparnik - contenedor vacíoa través del cual pasa el vapor. Se necesita para separar el rociado del lavado y la mayor condensación. El deflegmator también se puede instalar aquí. entonces la flema será recolectada y eliminada.
- Bubbler para propósito y diseño similar a un estofado seco, la diferencia es que está diseñado para que los vapores pasen por el agua, enfriándose y limpiando. Si el condensador de reflujo está instalado en un burbujeador, entonces el burbujeo de vapor pasará a través del reflujo. No es agua pura.
- En el refrigerador, el alcohol finalmente está se condensa y se acumula en forma líquida en un receptor.
Revisión de video del refrigerador de vidrio:
Donde esta instalado
El deflegmator también se puede instalar en el tanque de un vaporizador seco o burbujeador. Entonces el reflujo no se recogerá en el cubo, lo que proporcionará un producto más limpio a la salida, pero parte del alcohol permanecerá en el reflujo. En algunas fuentes, un deflegmator se confunde con un generador de vapor seco, pero estos son dispositivos diferentes.
El deflegmator está instalado:
- En un cubo de destilación. En este caso, obtenemos la apariencia de una columna de rectificación.
- En un invernadero seco. En este caso, debe estar equipado con un grifo para drenar el líquido acumulado.
- En un burbujeador. En este caso, es mejor hacerlo transparente para que pueda observar las burbujas de vapor que pasan a través de la flema. y también controlar el nivel de flema acumulada.
Dispositivo de enfriamiento para luz de luna todavía:
Por ejemplo, considere un condensador de reflujo Dimroth. Este es un equipo de laboratorio clásico, generalmente hecho de vidrio de laboratorio doble resistente al calor. Es un tubo principal envuelto en una bobina de vidrio. Este diseño se coloca en un matraz que protege contra daños mecánicos.
El tubo principal se instala verticalmente en un cubo o cámara de vapor para que la flema fluya hacia abajo debido a la gravedad. El vapor que pasa a través del tubo principal se enfría con agua fría del serpentín. Para el suministro y retorno de agua, la bobina debe estar equipada con accesorios. Dichos sistemas también se denominan sistemas de carcasa y tubos.
Hacemos con nuestras propias manos
En la elaboración de cerveza casera, no todos usan el reflujo. Pero esto conduce a un deterioro en la calidad del alcohol obtenido, o al uso de doble destilación. Además, el deflegmator es fácil de fabricar y servirá durante mucho tiempo.
Un artesano en el hogar puede hacer un deflegmator de concha y tubo y uno de camisa. El condensador de reflujo de la camisa usará una camisa de agua simple en lugar de la bobina. En cualquier caso, para hacer un deflegmator, necesitará habilidades de soldadura o soldadura.
Nota: Al elegir un material para un deflegmator, debe saber que el tubo principal debe estar hecho de vidrio, grado alimenticio de acero inoxidable o cobre
Estos materiales no oxidan ni cambian el sabor del alcohol resultante. La camisa o la bobina se pueden hacer de cualquier otro material.
Mire un video sobre cómo hacer un refrigerador simple para el alcohol ilegal en 15 minutos:
- El condensador de reflujo de carcasa y tubo consta de un tubo principal y una bobina enrollada en él. Se puede usar un tubo simple de acero inoxidable o cobre como tubo principal.
- La longitud del tubo depende del volumen de producción; un tubo de una pulgada de 25 cm de largo es suficiente para la elaboración casera.
- El diámetro se puede aumentar, la longitud se puede disminuir.
- Cuanto más delgado y largo sea el tubo, más tiempo tomará la destilación y mayor será el grado de purificación.
- Pero si el condensador de reflujo enfría demasiado el vapor, entonces no obtendrá el resultado en absoluto: todos los alcoholes regresarán al cubo.
Es fácil hacer un deflegmator de carcasa y tubo:
- Un tubo de cobre de 6 mm de diámetro se enrolla en el tubo principal.
- Longitud de bobinado - 15-20 cm.
- El tubo se fija con plástico o abrazaderas de sujeción, puede colocar en esta estructura un aislamiento de espuma o espuma adecuado para el diámetro, que se utiliza para aislar los sistemas de calefacción.
- El tubo de cobre se suministra con agua para enfriamiento.
- Eso es todo: el deflegmator está listo.
Un deflegmator más eficiente puede estar hecho de varios tubos de diámetro pequeño, colocados en una camisa con agua corriente. En este diseño, el vapor tiene una gran área de contacto con las paredes frías, lo que hace que el deflegmator sea más eficiente.
Esto se hace así:
- Los tubos de diámetro pequeño se ensamblan en un cassette que se parece a un tambor de revólver.
- Si usamos esta analogía, entonces el vapor fluye a través de las cajas de los cartuchos y el refrigerante circula en el cuerpo del tambor.
- Esta estructura es difícil de fabricar; para ensamblar dicha estructura, debe usar soldadura de acero inoxidable o soldadura de cobre.
¿Qué reemplazar?
Si es problemático hacer o comprar un condensador de reflujo, puede reemplazarlo con un simple burbujeador.
- Para hacer esto, tome un frasco de vidrio simple (preferiblemente al menos 1 litro) con un tapón de rosca. Se taladran dos agujeros en la cubierta: entrada y salida.
- Los tubos se insertan en los agujeros, mientras que en la entrada el tubo baja casi hasta el fondo, y el tubo de salida se encuentra en la cubierta.
- Es importante sellar cuidadosamente el tubo y cubrir la junta. Para esto, se puede utilizar soldadura en frío o soldadura fuerte.
- Aproximadamente un tercio se vierte en el frasco agua fría... El mecanismo de operación del burbujeador es simple: el vapor a presión pasa a través del tubo, pasa a través de la columna de agua. Al mismo tiempo, se enfría, los aceites de fusel se condensan y se disuelven en agua.
- Parte del alcohol también se disuelve en agua, pero esto no es un problema: el agua se calienta durante el funcionamiento del vapor caliente y el alcohol se evapora de la superficie de la lata. Cabe señalar que el condensador de reflujo tiene una serie de ventajas sobre el burbujeador, por ejemplo, la capacidad de ajustar la intensidad del proceso de reflujo.
Mire el video donde se desmonta el enfriador chino de alcohol ilegal, siempre fue interesante de qué está hecho en la fábrica:
Aparato industrial
En la industria del alcohol, el uso de condensadores de reflujo es un requisito previo. Por otra parte, hay diferentes tipos - acción directa e inversa.
- Acción directa: la flema ingresa a un reservorio separado y ya no participa en el proceso.
- Reverso: el reflujo se alimenta al cubo de destilación, se evapora una y otra vez, evaporando el alcohol restante. En este caso, se utilizan trampas especiales de alcohol y sistemas de ventilación.
El objetivo principal del condensador de reflujo es reducir el tiempo y el número de operaciones tecnológicas, y mejorar la calidad inicial del producto. El deflegmator separa el vapor en varias fracciones. El vapor, que pasa a través de las palas y los radiadores, se retuerce y se enfría. Controlar régimen de temperatura llevado a cabo automáticamente utilizando sensores y un controlador.
Como resultado, después del aparato, el vapor contiene principalmente alcohol y una pequeña parte de agua; la fuerza del alcohol puede alcanzar los 70-90 grados.
Conclusión
Por lo tanto, el uso de refrigeradores intermedios (condensadores de reflujo) es necesario si necesita obtener alcohol de mayor calidad con costos mínimos.
El uso de este dispositivo es obligatorio si la calidad del puré es baja, hay olores extraños o se siente un alto contenido de aceites de fusel. Al mismo tiempo, los diseños más simples son fáciles de hacer con sus propias manos, o pedirlos a soldadores de argón.
El tipo más común de intercambiador de calor en la industria es la carcasa y el tubo. Una variante rendimiento estructural depende de las tareas que enfrentan los usuarios. La carcasa y el tubo no tiene que ser multitubo: un condensador de reflujo de tipo camisa convencional, un enfriador de flujo directo (a) o de contraflujo (b) del tipo "tubería en tubería" también son unidades de carcasa y tubo.
También se usan intercambiadores de calor unidireccionales con fluidos de transferencia de calor de flujo cruzado (c). Pero el más eficaz y utilizado a menudo para los intercambiadores de calor de tubos múltiples es el esquema de flujo cruzado de múltiples pasos (d).
Con este esquema, un flujo de líquido o vapor se mueve a través de las tuberías, y el segundo refrigerante se mueve hacia él en forma de zigzag, cruzando repetidamente las tuberías. Este es un híbrido de diseño de contraflujo y flujo cruzado, que permite que el intercambiador de calor sea lo más compacto y eficiente posible.
El principio de funcionamiento de los intercambiadores de calor de carcasa y tubos y su alcance.
En la elaboración de cerveza casera, los refrigeradores de flujo cruzado de paso múltiple generalmente se denominan refrigeradores de carcasa y tubos (KHT), y su versión de una tubería se denomina refrigerador de flujo directo o contrario. En consecuencia, cuando se usan estas estructuras como deflegmators: deflegmators de concha y tubo y chaqueta.
En los alambiques domésticos de lunas, cerveza y columnas de rectificación, se suministra vapor a estos intercambiadores de calor de acuerdo con tubos interioresy enfriar agua en la carcasa. Cualquier diseñador industrial-ingeniero de calefacción se indignaría, ya que es en las tuberías donde se puede crear una alta velocidad del refrigerante, lo que aumenta significativamente la transferencia de calor y la eficiencia de la instalación. Sin embargo, los destiladores tienen sus propios objetivos y no siempre necesitan una alta eficiencia.
Por ejemplo, en condensadores de reflujo para columnas de vapor, por el contrario, se requiere suavizar el gradiente de temperatura, extender la zona de condensación lo más posible en altura y, habiendo condensado la parte necesaria del vapor, evitar el sobreenfriamiento del reflujo. Además, para regular con precisión este proceso. Criterios bastante diferentes se destacan.
Entre los refrigeradores utilizados en la elaboración de cerveza casera, los más extendidos son los serpentines, los tubos rectos y los tubos de carcasa y tubos. Cada uno de ellos tiene su propio ámbito de uso.
Para dispositivos con una capacidad baja (hasta 1.5-2 l / h), el uso más racional de bobinas de flujo pequeño. En ausencia de agua corriente, las bobinas también dan posibilidades a otras opciones. Versión clásica - Enrollar en un cubo de agua. Si hay un sistema de suministro de agua y la capacidad del dispositivo es de hasta 6-8 l / h, entonces las líneas de flujo directo, diseñadas de acuerdo con el principio de "tubería en tubería", pero con un espacio anular muy pequeño (aproximadamente 1-1.5 mm), tienen una ventaja. Se enrolla un alambre en espiral en la tubería de vapor con un paso de 2-3 cm, que centra la tubería de vapor y alarga el camino del agua de enfriamiento. Con potencias de calentamiento de hasta 4-5 kW, esta es la opción más económica. El tubo de la carcasa, por supuesto, puede reemplazar el directo, pero el costo de fabricación y el consumo de agua serán mayores.
La carcasa y el tubo se destacan con sistemas de enfriamiento autónomos, ya que es completamente poco exigente con la presión del agua. Típicamente, una bomba de acuario convencional es suficiente para una operación exitosa. Además, con potencias de calentamiento de 5-6 kW y superiores, un refrigerador de carcasa y tubo prácticamente no es una alternativa, ya que la longitud de un refrigerador de un solo uso para utilizar altas capacidades será irracional.
Desflegmator de carcasa y tubo Para condensadores de reflujo de columnas de puré, la situación es algo diferente. Con diámetros de columnas pequeños, de hasta 28-30 mm, lo más racional es una camisa convencional (en principio, la misma camisa).
Para diámetros de 40-60 mm, el líder se convierte en un enfriador de alta precisión con un claro control de potencia y una resistencia absoluta al aire. Dimroth le permite ajustar los modos con la hipotermia de flema más baja. Cuando se trabaja con columnas empaquetadas, gracias a su diseño, permite centrar el retorno de reflujo, irrigando la empaquetadura de la mejor manera.
La carcasa y el tubo destacan con los sistemas de refrigeración autónomos. El riego por reflujo del empaque no ocurre en el centro de la columna, sino en todo el plano. Esto es menos efectivo que el de Dimroth, pero perfectamente aceptable. El consumo de agua en este modo para la carcasa y el tubo será significativamente mayor que el de Dimroth.
Si necesita un condensador para una columna con extracción de líquido, Dimroth está fuera de competencia debido a la precisión de la regulación y al bajo subenfriamiento del reflujo. La concha y el tubo también se utilizan para estos fines, pero la hipotermia de la flema es difícil de evitar y el consumo de agua será mayor.
La razón principal de la popularidad de los fabricantes de carcasa y tubos con electrodomésticos es que tienen un uso más versátil y sus partes se unifican fácilmente. Además, el uso de condensadores de reflujo de carcasa y tubo en aparatos del tipo "constructor" o "cambio de forma" está más allá de la competencia.
Cálculo de los parámetros del deflegmator de concha y tubo
El cálculo del área de intercambio de calor requerida se puede realizar utilizando un procedimiento simplificado.
1. Determine el coeficiente de transferencia de calor.
| Nombre | Espesor de la capa h, m | Conductividad térmica específica λ, W / (m * K) | Resistencia termica R, (m 2 K) / W |
| Área de contacto de metal a agua (R1) | 0,00001 | ||
| 0,001 | 17 | 0,00006 | |
| Reflujo (el espesor promedio de la película en la zona de condensación para un condensador de reflujo es de 0.5 mm, para un refrigerador - 0.8 mm) , (R3) | 0,0005 | 1 | 0,0005 |
| 0,0001 | |||
| 0,00067 | |||
| 1493 |
Fórmulas de cálculo:
R \u003d h / λ, (m2 K) / W;
Rs \u003d R1 + R2 + R3 + R4, (m2 K) / W;
K \u003d 1 / Rs, W / (m2 K).
2. Determine la diferencia de temperatura promedio entre vapor y agua de enfriamiento.
La temperatura del vapor de alcohol saturado es Tp \u003d 78.15 ° C.
La potencia máxima del condensador de reflujo es necesaria en el modo de funcionamiento de la columna hacia sí misma, que se acompaña del suministro máximo de agua y su temperatura de salida mínima. Por lo tanto, suponemos que la temperatura del agua en la entrada de la carcasa y el tubo (15-20) es T1 \u003d 20 ° C, en la salida (25-40) - T2 \u003d 30 ° C.
Tvx \u003d Tp - T1;
Thv \u003d Tp - T2;
La temperatura promedio (Tav) se calcula mediante la fórmula:
Tav \u003d (Tvx - Tvh) / Ln (Tvh / Tvh).
Es decir, en nuestro caso, redondeado:
Thv \u003d 48 ° C.
Tav \u003d (58-48) / Ln (58/48) \u003d 10 / Ln (1.21) \u003d 53 ° C.
3. Calcule el área de transferencia de calor. Con base en el coeficiente de transferencia de calor conocido (K) y la temperatura promedio (Tav), determinamos el área de superficie requerida para la transferencia de calor (St) para la potencia térmica requerida (N), W.
St \u003d N / (Tav * K), m ^ {2};
Si, por ejemplo, necesitamos reciclar 1800 W, entonces St \u003d 1800 / (53 * 1493) \u003d 0.0227 m 2, o 227 cm 2.
4. Cálculo geométrico. Decidamos el diámetro mínimo de los tubos. En el deflegmator, la flema va hacia el vapor, por lo tanto, es necesario observar las condiciones para que fluya libremente hacia la boquilla sin hipotermia excesiva. Si fabrica tubos de un diámetro demasiado pequeño, puede provocar una inundación o liberación de flema en el área por encima del deflegmator y más en la selección, entonces simplemente puede olvidarse de una buena limpieza de impurezas.
La sección transversal total mínima de tubos a una potencia dada se calcula mediante la fórmula:
Sección \u003d N * 750 / V, mm 2, donde
N - potencia (kW);
750 - generación de vapor (cm 3 / s kW);
V - velocidad del vapor (m / s);
Sección: el área mínima de sección transversal de los tubos (mm 2)
Al calcular los destiladores de tipo columna, la potencia de calentamiento se selecciona en función de la velocidad máxima de vapor en la columna de 1-2 m / s. Se cree que si la velocidad excede los 3 m / s, entonces el vapor conducirá el reflujo por la columna y lo arrojará a la selección.
Si necesita deshacerse de él en un deflegmator de 1.8 kW:
Sección \u003d 1.8 * 750/3 \u003d 450 mm 2.
Si hace un condensador de reflujo con 3 tubos, entonces el área de la sección transversal de un tubo no es inferior a 450/3 \u003d 150 mm 2, el diámetro interno es de 13.8 mm. Más cercano más grande de tamaños estándar tubos - 16 x 1 mm (diámetro interior 14 mm).
Con un diámetro de tubería conocido d (cm), encontramos su longitud total mínima requerida:
L \u003d St / (3.14 * d);
L \u003d 227 / (3.14 * 1.6) \u003d 45 cm.
Si hacemos 3 tubos, entonces la longitud del condensador de reflujo debe ser de unos 15 cm.
La longitud se ajusta teniendo en cuenta que la distancia entre los deflectores debe ser aproximadamente igual al radio interno del cuerpo. Si el número de particiones es par, entonces las tuberías para suministrar y drenar el agua estarán en lados opuestos, y si es impar, en un lado del deflegmator.
Un aumento o disminución en la longitud de las tuberías dentro del radio de las columnas domésticas no creará problemas con la capacidad de control o la potencia del deflegmator, ya que corresponde a errores en el cálculo y puede compensarse con más soluciones constructivas... Puede considerar opciones con 3, 5, 7 o más tubos, luego elija el mejor desde su punto de vista.
Características de diseño de un intercambiador de calor de carcasa y tubo
Particiones
La distancia entre los deflectores es aproximadamente igual al radio del cuerpo. Cuanto menor es esta distancia, mayor es la velocidad de flujo y menor es la posibilidad de zonas de estancamiento.
Los deflectores dirigen el flujo a través de los tubos, lo que aumenta significativamente la eficiencia y la potencia del intercambiador de calor. Los deflectores también evitan que los tubos se doblen bajo la influencia de cargas térmicas y aumentan la rigidez de la carcasa y el deflegmator del tubo.
En las particiones, se cortan segmentos para el paso del agua. Los segmentos deben ser al menos tan grandes como el área de la sección transversal de las tuberías de suministro de agua. Por lo general, este valor es aproximadamente del 25-30% del área de la partición. En cualquier caso, los segmentos deben garantizar la igualdad de la velocidad del agua a lo largo de todo el recorrido del movimiento, tanto en el haz del tubo como en el espacio entre el haz y el cuerpo.
Para un condensador de reflujo, a pesar de su pequeña longitud (150-200 mm), tiene sentido hacer varias particiones. Si su número es par, los accesorios estarán en lados opuestos, si son impares, en un lado del condensador de reflujo.
Al instalar deflectores transversales, es importante mantener la menor separación posible entre el cuerpo y el deflector.
Tubos
El grosor de la pared de los tubos realmente no importa. La diferencia en el coeficiente de transferencia de calor para espesores de pared de 0.5 y 1.5 mm es insignificante. De hecho, los tubos son térmicamente transparentes. La elección entre cobre y acero inoxidable, en términos de conductividad térmica, tampoco tiene sentido. Al elegir, uno debe proceder de las propiedades operativas o tecnológicas.
Al marcar la lámina del tubo, se guían por el hecho de que las distancias entre los ejes de los tubos deben ser las mismas. Por lo general, se colocan en los vértices y lados de un triángulo o hexágono regular. De acuerdo con estos esquemas, en el mismo paso, es posible colocar el número máximo de tubos. El tubo central con mayor frecuencia se convierte en un problema si las distancias entre los tubos en el haz no son las mismas.
La figura muestra un ejemplo. ubicación correcta agujeros
Para la conveniencia de la soldadura, la distancia entre los tubos no debe ser inferior a 3 mm. Para garantizar la resistencia de las juntas, el material de la lámina del tubo debe ser más duro que el material de las tuberías, y el espacio entre la lámina y las tuberías no debe ser superior al 1,5% del diámetro de la tubería.
Al soldar, los extremos de las tuberías deben sobresalir por encima de la rejilla a una distancia igual al grosor de la pared. En nuestros ejemplos, en 1 mm, esto le permitirá hacer una costura de alta calidad derritiendo la tubería.
Cálculo de parámetros de un refrigerador de carcasa y tubos
La principal diferencia entre un refrigerador de carcasa y tubo y un condensador de reflujo es que el reflujo en el refrigerador fluye en la misma dirección que el vapor, por lo tanto, la capa de reflujo en la zona de condensación aumenta de mínimo a máximo más suavemente, y su espesor promedio es algo mayor.
Para los cálculos, recomendamos establecer un grosor igual a 0,8 mm. En un condensador de reflujo, lo contrario es cierto: al principio, una gruesa capa de flema que se ha fusionado de toda la superficie se une al vapor y prácticamente no permite que se condense por completo. Luego, una vez superada esta barrera, el vapor entra en la zona con una película de reflujo mínima de aproximadamente 0,5 mm de espesor. Este es el espesor al nivel de su retención dinámica; la condensación se produce principalmente en esta zona.
Si consideramos que el grosor promedio de la capa de reflujo es igual a 0,8 mm, utilizando un ejemplo específico, consideraremos las características de calcular los parámetros de un refrigerador de carcasa y tubos utilizando un método simplificado.
| Nombre | Espesor de la capa h, m | Conductividad térmica específica λ, W / (m * K) | Resistencia termica R, (m 2 K) / W |
| Área de contacto metal-agua, (R1) | 0,00001 | ||
| Tubos metálicos (acero inoxidable λ \u003d 17, cobre - 400), (R2) | 0,001 | 17 | 0,00006 |
| Flema, (R3) | 0,0008 | 1 | 0,001 |
| Área de contacto metal-vapor, (R4) | 0,0001 | ||
| Resistencia térmica total, (Rs) | 0,00117 | ||
| Coeficiente de transferencia de calor, (K) | 855,6 |
Los requisitos de potencia máxima para el refrigerador se presentan mediante la primera destilación, para la cual se realiza el cálculo. Potencia útil de calentamiento - 4.5 kW. Temperatura del agua en la entrada - 20 ° C, en la salida - 30 ° C, vapor - 92 ° C.
Tvx \u003d 92-20 \u003d 72 ° C;
Thv \u003d 92-30 \u003d 62 ° C;
Tav \u003d (72-62) / Ln (72/62) \u003d 67 ° C.
Área de intercambio de calor:
St \u003d 4500 / (67 * 855.6) \u003d 787 cm².
Área transversal total mínima de tuberías:
Sección S \u003d 4.5 * 750/10 \u003d 338 mm²;
Elegimos un refrigerador de 7 tubos. Área seccional de una tubería: 338/7 \u003d 48 mm o diámetro interior 8 mm. De la gama estándar de tuberías, es adecuado 10x1 mm (con un diámetro interno de 8 mm).
¡Atención! Al calcular la longitud del refrigerador, se necesita un diámetro exterior de 10 mm.
Determine la longitud de los tubos del refrigerador:
L \u003d 787 / 3.14 / 1 \u003d 250 cm, por lo tanto, la longitud de un tubo: 250/7 \u003d 36 cm.
Aclaramos la longitud: si el cuerpo del refrigerador está hecho de una tubería con un diámetro interno de 50 mm, entonces debe haber 25 mm entre las particiones.
36 / 2,5 = 14,4.
Por lo tanto, es posible hacer 14 particiones y obtener tuberías de entrada y salida de agua en diferentes direcciones, o 15 particiones y tuberías mirarán en una dirección, la potencia también aumentará ligeramente. Seleccionamos 15 particiones y ajustamos la longitud del tubo a 37,5 mm.
Dibujos de condensadores y refrigeradores de reflujo de carcasa y tubos
Los fabricantes no tienen prisa por compartir sus dibujos de intercambiadores de calor de carcasa y tubos, y los aficionados al bricolaje realmente no los necesitan, pero aún algunos esquemas son de dominio público.
Epílogo
No debe olvidarse que todo lo anterior es un cálculo teórico que utiliza un método simplificado. Cálculos de ingeniería de calor mucho más complicado, pero en el rango real de variación de la potencia de calefacción y otros parámetros en el hogar, el método da resultados correctos.
En la práctica, el coeficiente de transferencia de calor puede ser diferente. Por ejemplo, debido al aumento de la rugosidad de la superficie interna de las tuberías, la capa de reflujo será más alta que la calculada, o el refrigerador estará ubicado no verticalmente, sino en un ángulo, lo que cambiará sus características. Hay muchas opciones
El cálculo le permite determinar con precisión las dimensiones del intercambiador de calor, verificar cómo el cambio en el diámetro de las tuberías afectará las características y sin costos extra rechazar todas las peores o malas opciones garantizadas.
Sin embargo, a pesar del uso generalizado de estos nombres, si analiza la abundante información en Internet, existe una gran confusión sobre el propósito de estos dispositivos. Especialmente se observan muchas discrepancias en las funciones y la esencia del trabajo del condensador de reflujo y el generador de vapor seco. Vamos a resolverlo y comenzar desde cero.
Rectificacion y destilacion
Destilación es la evaporación seguida de la condensación de los vapores. Esto es exactamente lo que sucede cuando todavía se usa el tipo más simple de luz de luna.
Rectificación - separación de la mezcla en fracciones debido al movimiento a contracorriente del vapor y el mismo vapor, condensado en un líquido (reflujo).
Por lo tanto, se puede ver que durante la destilación, el vapor formado durante la ebullición del líquido ingresa al condensador en flujo concurrente. Como resultado, obtenemos una mezcla homogénea que contiene alcohol, agua y aceites de fusel. El contenido de alcohol aumenta debido al hecho de que se evapora a temperaturas más bajas y más rápido que el agua y otras fracciones.
Durante la rectificación, parte del vapor condensado fluye de regreso al lado del recipiente de destilación, se calienta del vapor recién formado y se evapora nuevamente muchas veces. Como resultado del proceso de reevaporación, el líquido destilado se separa en sus componentes. En el caso de la luz de la luna: aceites de fusel, agua y el alcohol que necesitamos. El grado de separación depende del diseño de la columna de destilación.
Un poco más adelante, digamos que el deflegmator para la luz de la luna todavía es uno de los elementos incluidos en el dispositivo de la columna de rectificación.
Tanques de vapor seco y húmedo.
En realidad, estos son dos nombres para el mismo elemento. También son conocidos como bunkers. Tanto la cámara de vapor seco como la cámara de vapor húmedo son constructivamente un recipiente cerrado de pared delgada de pequeño volumen con dos líneas de vapor en la parte superior: entrada y salida.
Se corta un grifo en la parte inferior del cubículo para descargar el condensado gastado. Sin embargo, las bahías a menudo están hechas de frascos de vidrio, entonces, naturalmente, no se puede hablar de un grifo. El líquido acumulado se drena a través del cuello y solo después del final de la destilación.
Un simple frasco de una lata
Solo hay una diferencia constructiva entre el vaporizador húmedo y el seco: en el vaporizador húmedo, la salida del tubo de entrada se baja hasta el fondo, de modo que el vapor del cubo de destilación "burbujeó" a través del líquido vertido en el recipiente. Por lo tanto, el vaporizador húmedo a menudo también se llama burbujeador.
Cómo funciona
- El vapor ingresa al recipiente y, debido a la diferencia de temperatura, comienza a condensarse en las paredes y a drenar hasta el fondo.
- A medida que el cuerpo de la caldera de vapor se calienta con vapor nuevo, la intensidad de la condensación disminuye y parte del vapor comienza a extraerse.
- Simultáneamente con esto, el condensado comienza a calentarse y volver a evaporarse y también a extraerse.
- En un momento determinado, debido a la reevaporación, solo se encuentra una flema "sucia" en la parte inferior, que es mejor volcar a través del grifo y comenzar el ciclo desde el principio.
- Si no hay grifo, entonces hay una opción: muestreo antes de enjuagar, es decir a la salida tenemos un producto "sucio".
Tanto las opciones como el "volcado" y la "selección para el victorioso" no son buenas, al final todavía no obtendremos el producto de mejor calidad. De hecho, un invernadero seco realiza solo dos funciones útiles:
- no permite que los pares de puré califiquen;
- debido a la reevaporación, aumenta ligeramente la resistencia del producto.
¿Es posible mejorar la eficiencia del búnker? Es posible, pero es necesario cambiar su estructura: el cuerpo debe ubicarse por encima de la destilación aún y la descarga de condensado debe llevarse a cabo directamente en la destilación. Solo que ya no será una sala de vapor seca, sino un deflegmador incontrolable bastante decente.
¿Cómo funciona un deflegmator?
Un dispositivo deflegmador en su forma más simple son dos tubos soldados de diferentes diámetros, montados verticalmente en un cubo de destilación. Un líquido refrigerante (agua) circula en la camisa entre ellos, y un tubo de menor diámetro sirve como línea para la salida de vapor que contiene alcohol.
Para explicar el principio de funcionamiento de este dispositivo, asumiremos convencionalmente que el líquido a destilar tiene 2 componentes con diferentes puntos de ebullición. La división en fracciones se realiza de la siguiente manera:
- En la etapa inicial, el enfriamiento se inicia a plena capacidad y el aparato funciona "por sí mismo" hasta que la destilación aún se calienta. Es decir, el líquido que se evapora del recipiente se condensa, forma una película delgada en las paredes y fluye hacia el vapor ascendente de regreso al cubo. En su camino, se calienta por el vapor recién formado y se evapora parcialmente, esto es "reevaporación"
- Después de que la temperatura en el recipiente alcanza una temperatura suficiente para que hiervan ambas fracciones, se forman dos áreas dentro de la estructura:
- Arriba, donde se condensan los vapores de la fracción con un punto de ebullición bajo.
- El inferior es el área de condensación del segundo componente.
- Todavía no entra nada en el refrigerador principal, es decir, todavía no hay una selección.
- Se conocen las temperaturas de evaporación y condensación de cada una de las fracciones. Ahora puede cambiar el modo de enfriamiento para que el punto de evaporación de la primera fracción esté en la parte superior del condensador de reflujo.
- Comienza la selección del primer componente de la mezcla.
- Después de que se retira la fracción de baja temperatura, se cambia el modo una vez más y se retira la segunda parte de la mezcla.
El método permite que el líquido se divida en cualquier número de componentes con diferentes puntos de ebullición. El proceso es inercial, y es mejor cambiar el modo de enfriamiento con mucho cuidado, lentamente y paso a paso.
Desflegmator de Dimroth
La capacidad de separación del condensador de reflujo depende del tamaño del área de contacto del reflujo con vapor y la precisión del ajuste. El principio de funcionamiento es el mismo para todos los tipos de estos dispositivos, solo difieren estructuralmente.
El que se describió en la sección anterior es un refrigerador de tipo película de flujo directo. El diseño es simple de fabricar y bastante efectivo. Pero tiene inconvenientes: un área de interacción insignificante, que tiende a cero cuando la estructura se desvía de la vertical. El segundo es la dificultad de ajustar la temperatura del vapor. El diseño de Dimroth está parcialmente desprovisto de estas deficiencias.
El desphlegmator Dimroth es un matraz de vidrio o metal con un tubo en espiral en el centro. El agua circula a través de él y el reflujo se condensa en él.
El principio de funcionamiento es el mismo, pero es obvio que dicho diseño, incluso a simple vista, tiene un área de contacto más grande entre el vapor y el líquido que un aparato de película. Además, la interacción del reflujo y el vapor se produce en el centro del matraz, donde su temperatura es máxima. En consecuencia, el producto de salida será más limpio y más fuerte.
¿Por qué es un deflegmator Dimroth o un deflegmator de película para una luz de luna que se usa con más frecuencia en la vida cotidiana? Esto se debe a las propiedades de la materia prima: puré. Si, durante su destilación, se utiliza la columna empaquetada más eficiente con un área de relleno grande, luego de media hora de operación, el relleno se contamina tanto que no es posible la rectificación.
Por el rabillo del ojo vi en uno de los foros otra discusión sobre el tema "cómo suministrar agua al refrigerador, hacia el vapor o en el camino", en el que se referían a mi artículo sobre la construcción del BC. No he tocado este tema antes, así que decidí expresar mi opinión por separado en este artículo.
En mi diseño propuesto del BC, el agua se introduce en el aparato desde abajo y resulta que el vapor ingresa al deflegmador en el camino (flujo hacia adelante) y hacia el refrigerador (contraflujo). ¿Es correcto? La teoría clásica de los intercambiadores de calor establece que los intercambiadores de calor de contraflujo son más eficientes que los intercambiadores de calor de flujo directo. Esto se puede ilustrar con una imagen.
La figura a muestra un intercambiador de calor de flujo directo, la figura b, uno de contraflujo. Como se puede ver en los gráficos de temperatura, con contraflujo, la temperatura de salida del refrigerante caliente A es más baja (punto Y) y el refrigerante frío B es más alto (punto Z) que con el flujo directo. Este hecho se explica por el hecho de que en un intercambiador de calor de flujo directo las temperaturas de los portadores de calor se igualan a algún valor promedio, y en el de contraflujo, la temperatura del portador de calor caliente se aproxima a la temperatura del portador de frío y viceversa. Las temperaturas delta (flujo de calor) son mayores en el caso de un intercambiador de calor de contraflujo. En consecuencia, la eficiencia del contraflujo es mayor, puede hacerse más compacto (o será más eficiente con las mismas dimensiones). Todo parece estar claro.
Pero, como siempre, de regla general hay excepciones. EN en este caso Esta excepción establece que si la temperatura de uno de los portadores de calor no cambia continuamente, sino solo hasta un cierto valor (que ocurre durante la condensación o evaporación), entonces el flujo de calor a diferentes opciones La conexión se vuelve la misma. En el caso de un condensador de reflujo, este es el caso. Nuestra tarea es mantener una cierta temperatura de vapor (para la extracción de vapor, el punto de ebullición del alcohol, para la extracción de líquido, su temperatura de condensación, de hecho, es prácticamente la misma temperatura). En el caso de un refrigerador directo (en otros artículos, por costumbre, incorrectamente lo llamo flujo directo, aunque también puede ser contracorriente), la tarea es algo diferente: condensar el producto y luego enfriarlo a la temperatura del agua de enfriamiento, es decir. clásicamente "intercambio de calor". Resulta que el deflegmator BK es la misma forma de conexión, y es necesario conectar el refrigerador.
Hay una cosa más aquí. Siempre hay un gas disuelto en el agua, que tiende a liberarse cuando la temperatura aumenta, y se forma "aireación" en el sistema hasta los tapones. Por lo tanto, es más conveniente suministrar agua al condensador de reflujo de la camisa desde abajo, excluyendo la ventilación: el flujo de agua lleva a cabo burbujas de aire. Con pequeños flujos a través del condensador de reflujo, puede observar la formación de una burbuja de aire en la parte superior del tubo de salida de silicona en el medio del proceso; esto es todo.
Así , es aconsejable conectar el suministro de agua al BC desde la parte inferior, en el camino hacia el condensador de reflujo (flujo hacia adelante) y hacia el refrigerador (contraflujo).