Как сделать кожухотрубный холодильник своими

Дефлегматор: что это, зачем нужен, как сделать

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.

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.

Холодильник для самогоноварения своими руками

Своими руками желают сделать, как правило, змеевик. Выбирая материал для этого, люди в большинстве случаев останавливаются на меди. Данный металл имеет высокую теплопроводность и является по своей

структуре очень мягким, его легко без каких-либо приспособлений скрутить в спираль.

На практике процесс изготовления выглядит следующим образом. Берётся трубка из меди толщиной 1-2 мм, диаметром около 10 мм, длиной примерно 150 см. С одной из сторон забивается чопик из дерева. Затем трубка полностью набивается мелким песком. Это нужно во избежание расплющивания меди на том или ином участке. Потом следует найти круглый продолговатый предмет нужного для вас диаметра и зажать его в тиски. Вокруг него как оправа наматывается змеевик из меди. Всё готово!

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:

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).

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.

Холодильники. Разновидности и применение.

хим. блок / техника работы / холодильники

Холодильник — это прибор для конденсации пара при помощи охлаждающей среды, чаще всего воды.

В зависимости от способа применения различают следующие типы холодильников:

На Рис 1. приведены различные конструктивные типы холодильников.

Рис.1 Конструктивные типы холодильников а-воздушный холодильник б-шариковый воздушный холодильник в-холодильник Либиха г-шариковый холодильник д-змеевиковый холодильник е-холодильник Штеделера ж-холодильник Димрота з-холодильник сочетающий принципы холодильников Либиха и Димрота и-«охлаждающий палец»

Воздушный холодильник (рис.1-а) Относится к простейшим по конструкции холодильникам и представляет из себя длинную стеклянную трубку. Такой холодильник применяется только при работе с высококипящими жидкостями (т.кип. >150°С), поскольку охлаждающее действие воздуха невелико. Холодильник может применяться в качестве прямого или обратного. Как обратный, холодильник такого типа малоэффективен: движение жидкости преимущественно отвечает ламинарному потоку и вещество легко «выбрасывается». В качестве нисходящего такой холодильник можно использовать при не слишком большой скорости перегонки для веществ с температурой кипения >150°С.

Шариковый воздушный холодильник (рис.1-б) Применяется в качестве обратного. Шариковые холодильники более эффективны, чем обычные (прямые по конструкции) воздушные холодильники, за счет большей поверхности теплообмена. Такие холодильники нашли применение для полумикросинтезов, где количество отводимого тепла невелико и для конденсации даже низкокипящих веществ воздушное охлаждение оказывается вполне достаточным. (При необходимости в этом случае холодильник можно обмотать влажной фильтровальной бумагой.)

Холодильник Либиха (рис.1-в) Применяется преимущественно в качестве нисходящего примерно до 160°С. Охлаждающим средством для веществ с температурой кипения Холодильник Либиха состоит из двух стеклянных трубок запаянных одна в другую. По внутренней трубке движутся пары жидкости, а по внешней (рубашка) охлаждающий агент (холодная вода). В качестве обратного такой холодильник малоэффективен, так как имеет малую охлаждающую поверхность и ламинарное течение паров; с этой целью он применяется только для относительно высококипящих (т.кип. >100°С) соединений. На наружной поверхности холодильника конденсируется атмосферная влага, которая через капиллярные течи в шлифе может попадать внутрь колбы, поэтому шлифы на холодильнике и колбе следует тщательно смазывать. Рекомендуется также на холодильнике выше шлифа надевать манжету из сухой фильтровальной бумаги. Более высококипяише жидкости в месте спая А (рис.1-в) могут обусловить возникновение внутреннего напряжения, что вызывает растрескивание стекла. Поэтому холодильники Либиха нельзя изготовлять из нетермостойкого стекла.

На рис.2 показан пример использования холодильника Либиха для простой перегонки.

Рис.2 Установка для простой перегонки. 1-колба Вюрца 2-холодильник Либиха 3-алонж 4-колба-приемник

Следует отдельно заметить, что охлаждающий агент (вода) подается исключительно снизу вверх. При подаче хладоагента сверху-вниз заполнение рубашки холодильника будет неполным, что сделает охлаждение неэффективным. Кроме того при такой подаче холодильник может выйти из строя (треснуть) из-за локальных перегревов рубашки.

Шариковый холодильник (рис.1-г) Используется исключительно как обратный. Поскольку этот холодильник имеет шаровидные расширения, ток паров становится в нем турбулентным; охлаждающее действие такого холодильника значительно выше, чем у холодильника Либиха. Однако на внешней его поверхности также конденсируется атмосферная влага и место спая А также является опасным. Подача охлаждающего агента производится снизу-вверх. Через шариковый холодильник удобно вставлять ось мешалки, вводить в реактор различные вещества, хорошо смываемые в колбу конденсатом и подогреваемые им. Обычно число шариков у таких холодильников колеблется от 3 до 8. Во избежание захлебывания, когда конденсат не успевает стекать обратно в колбу с кипящей жидкостью, обратный шариковый холодильник устанавливают в наклонном положении, но наклон не должен быть слишком большим, чтобы конденсат не скапливался в шарах. Скопление конденсата приводит к уменьшению эффективной охлаждающей поверхности холодильника.

Змеевиковый холодильник (рис.1-д) Никогда не используется как обратный, так как конденсат, который недостаточно хорошо стекает по сгибам змеевика, может быть выброшен нз холодильника и послужить причиной несчастного случая. Змеевиковый холодильник, установленный вертикально, является наиболее эффективным нисходящим холодильником, особенно для низкокипящих веществ.

Холодильник Штеделера (рис.1-е) Модификация змеевикового холодильника, в котором охлаждающий сосуд может быть заполнен смесью льда с поваренной солью, твердой углекислотой с ацетоном и т. д. Такой холодильник можно применять для конденсации веществ, кипящих при очень низких температурах.

Холодильник Димрота (рис.1-ж) Очень эффективный обратный холодильник. Его также используют в качестве нисходящего если можно пренебречь относительно большими потерями дистиллята на змеевике. Спай змеевика с рубашкой А находится вне зоны с большим перепадом температур, поэтому, применяя такой холодильник при работе с жидкостями, кипящими выше 160°С, можно не опасаться осложнений. Поскольку внешней рубашкой холодильника является воздух при комнатной температуре, на ее поверхности не конденсируется атмосферная влага (см. выше). Правда, низкокипящие вещества могут «ползти» по внутренней стороне рубашки и тем самым «протаскивать» зону охлаждения. Холодильник Димрота поэтому не подходит в качестве обратного для сравнительно низкокипящих веществ, например для эфира. У верхнего открытого конца холодильника на подводящих воду шлангах легко конденсируется атмосферная влага, поэтому его снабжают хлоркальциевой трубкой.

Погружной холодильник —«охлаждающий палец» (рис.1-и) Этот обратный холодильник особой формы (его можно специально не закреплять в системе охлаждения) используется прежде всего в приборах для полумикрометодов. Если «охлаждающий палец» введен в реакционный сосуд на пробке прибор не должен быть герметичным.

Общее примечание: необходимо постоянно следить, чтобы через рубашку холодильника не прекращалась циркуляция воды, так как отключение холодильника может привести к пожарам и взрывам!

вернуться к началу раздела «Лабораторная посуда и техника работы.»

Современный холодильник самогонного аппарата

Современный холодильник самогонного аппарата

Предисловие
Когда мы первый раз покупаем самогонный аппарат, нас привлекает в первую очередь его внешний вид: блеск, наличие круглого термометра, маленький размер, округлые формы. Мы не задумываемся о его производительности, не гонимся за большим объёмом перегонного куба, не думаем о том какой именно у него холодильник и есть ли возможность нагрева на индукционной плите, нас не впечатляет ширина горловины и возможность разборки аппарата. Мы просто берём и покупаем “кота в мешке” по низкой цене.

Позже, у всех по разному, приходит понимание, что мы купили по большей части сувенир, а не самогонный аппарат. Аппетит приходит во время еды, а желание перегонять весь объём браги, без постоянных переливаний — увеличивается и прогрессирует. И только тогда, мы понимаем, что хотим совершенно другое оборудование и ищем конкретные примеры, читаем отзывы и только тогда покупаем.

Но из всех покупателей, мало кто обращает внимание на холодильник — самый важный узел в самогонном аппарате. О холодильниках для самогонного аппарата я и хочу поговорить в этой статье.

Начинающие винокуры считают, что если установить на свой самогонный аппарат, с небольшой ёмкостью, мощную модель холодильника, то они будут на “КОНЕ”. Были прецеденты.

Один из наших покупателей, приобрёл мощный кожухотрубный холодильник для перегонного куба 20 литров, а при перегоне не мог нагреть перегонный куб, так как холодильник не давал ему нагреться.

А бывает и наоборот.

Покупают перегонный куб большого объёма. Позже покупают отдельно самогонный аппарат, не думая о том, справится ли его холодильник с заданным объёмом. Так как холодильник должен соответствовать объёму пара и мощности нагрева. Если эти параметры не совпадут — холодильник «захлебнётся».

Не буду рассказывать вам, о старых холодильниках, лабораторного типа — стеклянных, их производительность оставляет желать лучшего, когда мы говорим о перегоне сахарной браги с помощью перегонного куба объёмом 20 — 40 литров.

Какой холодильник лучше

Выбирайте модель и длину холодильника исходя из объёма перегонного куба. Для перегонного куба объёмом 12 литров подойдёт и змеевик, а для кубов 20 литров и более, нужно выбирать производительные модели.

Чем выше производительность холодильника, тем большую мощность нагрева вы сможете задать. Чем мощнее последняя — тем быстрее вы выгоните заданный объём браги. А при первом перегоне скорость перегона — очень важна.

На современном рынке самогонных аппаратов, кожухотрубные разновидности холодильников — более производительные.

О кламп соединениях

Благодаря соединению типа “кламп”, у пользователей самогонного оборудования, появилась возможность устанавливать холодильники любой (длины) мощности и производительности. Также как и дефлегматоры — последние те же самые холодильники, только меньшего размера.

Чем больше диаметр основной трубы, чем больше трубок в ней, чем длиннее вся конструкция — тем мощнее холодильник.

Ниже приведена таблица мощности холодильников согласно величине нагрева и объёма перегонного куба.

Расчет параметров кожухотрубного холодильника

Расчет необходимой площади теплообмена можно выполнить по упрощенной методике.

1. Определить коэффициент теплопередачи.

R = h / λ, (м2 К)/Вт;

Rs = R1 R2 R3 R4, (м2 К)/ Вт;

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.

Предлагаем ознакомиться Коктейли с сиропом гренадин алкогольные

Твых= Тп — Т2;

Тср = (Твх — Твых) / Ln (Твх / Твых).

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.

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.

Sсеч = N * 750 / V, мм2, где

750 – парообразование (см3 / с кВт);

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.

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).

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.

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.

Предлагаем ознакомиться Совместимость лекарств с алкоголем таблица

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.

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).

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.

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.

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.

Как сделать простой дефлегматор из банки

Если не получается приобрести заводской дефлегматор, не стоит сильно расстраиваться. Аналог устройства по силам сделать любому человеку, который захочет изготовить дефлегматор своими руками. Не будем отрицать, что по сравнению с холодильником Димрота, он будет менее эффективен. Но для покупки заводского устройства потребуется заплатить деньги, а в некоторых случае немалое количество. А вот при самостоятельном изготовлении вложений практически не потребуется.

Итак, для изготовления нам потребуется металлическая закручивающая крышка, гайки, штуцеры и клей. Закручивающая крышка подходит для любых банок, и при самогоноварении вы можете использовать банку любого объема. При подборе материала следует учитывать, что они должны обладать термической устойчивостью.

При сборке конструкции необходимо помнить, что входящая трубка должна располагаться на 20-30 мм ниже выходящей трубки.

Источник