Какая длина должна быть у дефлегматора

Почему вообще важна длина дефлегматора колонны? Потому что от этого зависит работа всей колонны и утилизация подаваемого тепла.

Размеры дефлегматора

Именно в дефлегматоре, который кожухотрубный холодильник, происходит тепломассообмен и разделение, ради которых затевалась перегонка. То есть, от длины дефлегматора зависит качество разделения и стабильная работа колонны. Чем уже и короче дефлегматор, тем быстрее, чаще и легче будет случаться захлеб.

Какой длины должен быть дефлегматор

Сечение трубы у дефлегматора должно соответствовать сечению колонны — 1,5 или 2 дюйма соответственно. Интернет-магазины предлагают дефлегматоры длиной 15 или 20 см. Классическая литература (Яровенко) говорит о том, что площадь поверхности теплопередачи должна быть для >  0,028  м²  для вертикального дефлегматора.

На размеры дефлегматора влияет объем куба, количество залитого сырца, подаваемая мощность, пропускная способность колонны, толщина встречного слоя флегмы, температура и напор воды охлаждения, температура в помещении, тип дефлегматора и другие факторы. Рассчитать точную длину возможно, если есть образование инженера и все параметры измерены. Либо можно воспользоваться многочисленными калькуляторами для дефлегматоров с просторов интернета. 

Расчет размеров коэухотрубного холодильника может быть таким.

Прежде всего нужно определить коэффициент теплопередачи. Для этого нужно знать: 

1.Несколько видов термического сопротивления в (м²Кельвинов)/Вт:

• ТC1, в зоне контакта нержавеющей стали и воды, 0,00001;
• ТС2, металла трубок внутри дефлегматора, 0,00006;  
• ТС3, флегмы при ее толщине 0,5 мм, 0,0005;
• ТС4, в зоне, где металл контактирует с парами, 0,0001.

Исходя из этих данных можно рассчитать общее термическое сопротивление: 
0,00001+0,00006+0,0005+0,0001=0,00067

2. Толщина металла и слоя флегмы — Т = 0,001 и Т = 0,0005 м соответственно.
3. Удельная теплопроводность, УТ, в Вт/(м*Кельвинов), 17 у металла и 1 у флегмы.

Рассчитываем коэффициент теплопередачи по формуле:
К = 1 / Rs, Вт/ (м2 Кельвинов).
К=1/0,00067 = 1493

Теперь приступаем к расчету средней разницы температур воды охлаждения и горячих спиртовых паров.

Тпара = 78,15 °C.

Предположим, колонна работает на себя, а температура водопроводной воды на входе составляет 20^оС. Тогда разница между температурами пара и воды составит 58^оС. На выходе температура воды будет равна 30^оС, а разница — 48оС. 

Считаем среднюю разницу:

Тср = (58 — 48) * Ln (58/48)=10/Ln (1,21) = 53^оС

Теперь нужно рассчитать площадь (м²), на которой происходит теплообмен. 

Пл = М /(Тср * К), где 

М — подаваемая к колонне мощность, Вт;

К — уже рассчитанный выше коэффициент.

Допустим, к колонне мы подаем 2 кВт тепловой энергии.

2000 / (53 *1493) = 25,3 м²

Переведем цифру в объем, рассчитаем диаметр трубок, который способен обеспечить разделение без захлеба. 

Дмин = М х 750 / С, где

Дмин — минимальный диаметр трубок внутри дефлегматора;

М — мощность нагрева;

750 – объем парообразования, кубических сантиметров на 1 затраченный кВт энергии;

С — скорость пара, м/с.

Обычно скорость пара составляет 1-2 м/с. Максимальная — 3 м/с вызывает состояние захлеба, так как пары не позволяют флегме стекать вниз, выносят ее наверх. Для страховки от захлеба рассчитываем именно на 3 м/с.

Дмин =  2 кВт *750 / 3 = 500 мм²

Можно сделать или купить дефлегматор с 5-ю внутренними трубками, сечением 100 мм² каждая. 

Рассчитать диаметр одной трубки можно онлайн-калькулятором или по формуле: 

Дтр=2√Пл/π 

В нашем случае диаметр одной трубки будет равен 11,3 мм. То есть, выбирать надо стандартную трубку с внутренним диаметром не менее 11,3 мм.

Допустим, вам удалось приобрести трубу диаметром 12 мм. Теперь можно рассчитать общую длину труб.

Дл= 253/(3,14 * 1,2)=66,6 см

Если у нас 5 трубок, то длина дефлегматора составит 13-13,5 см.

Если вы не хотите мучиться с расчетами и паять, собирать ошибки и переделывать, просто приобретайте готовые аппараты. Для них размеры узлов рассчитывают инженеры-конструкторы, в зависимости от пропускной способности и желаемой производительности. Они уже проверены самогонщиками на качество и стабильность работы. Один из таких аппаратов — Luxstahl 8m.