Дефлегматор сименса принцип работы. Дефлегматор для дистиллятора – в чем функции и принцип работы приспособления

Домашний мастер при изготовлении крепких спиртных напитков должен правильно определить желаемый конечный результат. Если мастеру важна скорость и дешевизна оборудования, аппарат будет прост: перегонный куб и холодильник.

Если он хочет получить на выходе максимально качественный продукт, очищенный от сивушных масел и крепостью выше 70 градусов, необходимо использовать различные дополнительные узлы: сухопарник, барботер или дефлегматор.

Дефлегматор — аппарат для дополнительного очищения спиртосодержащего пара. Пар, который при нагреве браги образуется в перегонном кубе, содержит не только спирт, но и более тяжелые примеси сивушных масел и воду. Если пар охладить, эти тяжелые примеси сконденсируются, и этот конденсат называется флегма. Процесс выделения флегмы из пара называется дефлегмацией.

Определение из Толкового словаря иностранных слов под ред. Крысина: «Дефлегма́ция [дэ], и, мн. нет, ж. [нем. Dephlegmation < лат. dē… от…, раз… + греч. phlegma мокрота, влага]. тех. Частичная конденсация смесей различных паров и газов с целью обогащения их низкокипящими компонентами.»

В флегме содержится также некоторое количество спирта, поэтому при различных конструкциях самогонных аппаратов можно обеспечить возврат флегмы в перегонный куб.

Механизм работы (для чего нужен)

Классическая схема самогонного аппарата куб-холодильник превращается в схему куб-дефлегматор-сухопарник-холодильник. Порядок работы системы таков:

В кубе нагревается брага , из нее испаряются легкие фракции — спирт, сивушные масла, вода.
Пар охлаждается в дефлегматоре . установленном на кубе. Флегма попадает в куб. где повторно испаряется.
Сухопарник — пустая емкость , через которую проходит пар. Она нужна, чтобы отделить брызги браги и самый тяжелый конденсат. Дефлегматор можно установить и сюда. тогда флегма будет собираться и утилизироваться.
Барботер по назначению и конструкции похож на сухопарник, отличие в том, что он устроен так, чтобы пары проходили через воду, охлаждаясь и очищаясь. Если дефлегматор установить на барботер, то барботация пара будет проходить через флегму. а не чистую воду.
В холодильнике спирт окончательно конденсируется и собирается в жидком виде в приемнике.

Видеообзор стеклянного холодильника:

Где устанавливается?

Дефлегматор также может устанавливаться на емкость сухопарника или барботера. Тогда флегма будет собираться не в кубе, что обеспечит более чистый продукт на выходе, но некоторая часть спирта будет оставаться в флегме. В некоторых источниках дефлегматор путают с сухопарником, но все же это разные приборы.

Дефлегматор устанавливается:

На перегонном кубе. В этом случае мы получаем подобие ректификационной колонны.
На сухопарнике. В таком случае его нужно снабдить краником для слива скопившейся жидкости.
На барботере. Лучше его в этом случае сделать прозрачным, чтобы можно было наблюдать проходящие через флегму пузырьки пара. а также следить за уровнем скопившейся флегмы.

Устройство охладителя для самогонного аппарата:

Для примера рассмотрим дефлегматор Димрота. Это классическое лабораторное оборудование, выполненное, как правило, из термостойкого двойного лабораторного стекла. Представляет собой основную трубку, обвитую змеевиком из стекла. Эта конструкция помещается в колбу, защищающую от механических повреждений.

Основная трубка устанавливается на куб или сухопарник вертикально, чтобы флегма стекала благодаря гравитации вниз. Пар, проходя через основную трубку, охлаждается холодной водой из змеевика. Для подачи и обратки воды змеевик должен быть оборудован штуцерами. Такие системы еще называются кожухотрубными.

Изготавливаем своими руками

В домашнем самогоноварении далеко не все применяют дефлегмацию. Но это приводит к ухудшению качества получаемого алкоголя, или к применению двойной перегонки. К тому же дефлегматор несложно изготовить, и прослужит он довольно долго.

Домашний мастер может изготовить дефлегматор как кожухотрубный, так и рубашечный. В рубашечном дефлегматоре вместо змеевика будет использоваться простая водяная рубашка. В любом случае, чтобы сделать дефлегматор, понадобятся навыки пайки или сварки.

Обратите внимание: При выборе материала для дефлегматора нужно знать, что основная трубка должна быть выполнена из стекла, пищевой нержавеющей стали или меди.

Эти материалы не окисляются и не меняют вкуса получившегося алкоголя. Рубашку или змеевик можно сделать из любых прочих материалов.

Посмотрите видео как сделать простейший холодильник для самогона за 15 минут:

Кожухотрубный дефлегматор состоит из основной трубки и навитого на нее змеевика. в качестве основной трубки можно использовать простую трубку из нержавейки или меди.
Длина трубки зависит от объемов производства, для домашнего самогоноварения достаточно дюймовой трубки 25 см. длиной.
Диаметр можно увеличивать, длину уменьшать.
Чем тоньше и длиннее трубка, тем дольше будет идти дистилляция, и выше степень очистки.
Но если дефлегматор будет слишком охлаждать пар, то результата вы не получите совсем — все спирты будут стекать обратно в куб.

Изготовить кожухотрубный дефлегматор легко:

На основную трубку навивается медная трубка 6 мм диаметром.
Длина навивки — 15 — 20 см.
Трубка закрепляется пластиковыми или зажимными хомутами, можно на эту конструкцию надеть подходящий по диаметру поролоновый или пенопластовый утеплитель, который используется для утепления систем отопления.
На медную трубку подается вода для охлаждения.
Все — дефлегматор готов.

Более эффективный дефлегматор можно сделать из нескольких трубок небольшого диаметра, помещенных рубашку с проточной водой.. В такой конструкции пар имеет большую площадь соприкосновения с холодными стенками, что делает работу дефлегматора эффективнее.

Делается это так:

Трубки небольшого диаметра собираются в кассету, которая внешне напоминает барабан револьвера.
Если пользоваться этой аналогией, то по гильзам патронов идет пар, а в корпусе барабана циркулирует охлаждающая жидкость.
Эта конструкция сложна в изготовлении, для сборки такой конструкции нужно использовать сварку по нержавейке или пайку меди.

Чем заменить?

Если сделать или приобрести дефлегматор проблематично, можно заменить его простейшим барботером.

Для этого берется простая стеклянная банка (желательно не меньше 1 литра) с закручивающейся крышкой. В крышке просверливаются два отверстия — впускное и выпускное.
В отверстия вставляются трубки, при этом на впуске трубка опускается практически до самого дна, а выпускная трубка находится у самой крышки.
Важно тщательно загерметизировать стык трубок и крышки. Для этого можно использовать холодную сварку или пайку.
В банку наливается около одной трети холодной воды. Механизм работы барботера прост: пар под давлением проходит через трубку, проходит через толщу воды. При этом он охлаждается, сивушные масла конденсируются и растворяются в воде.
В воде растворяется и часть спирта, но это не проблема: вода при работе нагревается от горячего пара, и спирт повторно испаряется с поверхности банки. Следует учесть, что дефлегматор имеет ряд преимуществ перед барботером, например, возможность регулировки интенсивности процесса дефлегмации.

Посмотрите видео где разбирается китайский охладитель самогона, всегда было интересно из чего его делают на заводе:

Промышленные аппараты

В спиртовой промышленности использование дефлегматоров — обязательное условие. При этом есть различные виды — прямого и обратного действия.

Прямого действия — флегма попадает в отдельный резервуар, и больше в процессе не участвует.
Обратного — флегма подается в перегонный куб, испаряется снова и снова, испаряя остатки спирта. При этом используются специальные спиртовые ловушки и вентиляционные системы.

Главное назначение дефлегматора — сократить время и количество технологических операций, повысить исходное качество продукции. Дефлегматор разделяет пар на несколько фракций. Пар, проходя через лопасти и радиаторы, закручивается и охлаждается. Управление температурным режимом осуществляется автоматически при помощи датчиков и контроллера.

В итоге после прибора пар содержит в основном спирт и небольшую часть воды — крепость алкоголя может достигать 70-90 градусов.

Заключение

Итак, применение промежуточных холодильников — дефлегматоров — необходимо, если нужно получить более качественный алкоголь с минимальными затратами.

Использование этого прибора обязательно, если качество браги низкое, есть посторонние запахи или чувствуется высокое содержание сивушных масел. При этом простейшие конструкции несложно сделать своими руками, либо заказать у сварщиков-аргонщиков.

Как бы там ни было, но самогоноварение процветало и будет процветать в нашей стране. Обусловлено это тем, что есть немало любителей крепких алкогольных напитков, предпочитающих готовить продукт из натуральных составляющих, а не доверяться сомнительного качества магазинному спиртному. Поэтому и тема, как изготовить соответствующее оборудование для получения качественных напитков, остается всегда востребованной. Сегодня мы расскажем о том, что представляет собой дефлегматор для самогонного аппарата своими руками и насколько легко его сделать неопытному специалисту!

Что такое дефлегматор

Что такое дефлегматор в самогонном аппарате и для чего рекомендуется его использовать, наглядно продемонстрирует видео, а мы дополнительно расскажем обо всех особенностях этого прибора, а также о том, как его можно сделать самостоятельно.

Итак, данное приспособление, которое в народе принято называть еще отстойником (сухопарником) крайне важно. Это обусловлено тем, что:

сивушным маслам для испарения необходима более высокая температура, чем любым спиртовым соединениям;
при этом сивушные масла и прочие вещества, добавки способны существенно ухудшить качество алкоголя, негативно сказаться на его вкусе;
сухопарник с жидкостью необходим для того, чтобы обеспечить удаление более тяжелых веществ - они просто оседают в нем;
тем самым алкогольный напиток избавляется от ненужных веществ.

То есть, можно сделать вывод, что конструкции самогонных аппаратов с дефлегматором необходимы для того, чтобы обеспечить высокое качество алкоголя.

Этот своеобразный прибор еще может называться своего рода холодильником, поскольку в нем происходит мгновенное охлаждение температуры смеси, за счет чего оседают более тяжелые, чем пар, примеси.

Ранее сухопарники не считались обязательным этапом, но сегодня каждый опытный самогонщик обязательно использует данный прибор. Его можно сделать своими руками, но большим спросом пользуется самогонный аппарат с дефлегматором Димрота - это уже готовая модель агрегата, выполняющего охлаждение. О нем поговорим ниже.

К слову, существуют и другие устройства подобного типа уже полностью готовые к использованию - их нужно лишь купить и установить.

Если вы не хотите тратиться, то вам понадобится чертеж самогонного аппарата с дефлегматором, его роль будет выполнять своеобразный отстойник, для изготовления которого достаточно использовать банку с накручивающейся крышкой, в которую устанавливаются штуцеры.

Преимущества дефлегматора

Конструкция самогонного аппарата с дефлегматором, чертежи которого имеются в открытом доступе, позволяет получать действительно более качественный продукт. Хотя начинающие «самогонщики» почему-то скептически относятся к этой дополнительной части оборудования.

Давайте отметим конкретные преимущества. После ознакомления с ними вы точно убедитесь, что агрегат - полезная штука!

Существенное понижение объема сивушных масел - ведь именно они создают неприятный запах и специфический, отталкивающий вкус. Если сделать все правильно, то удастся обеспечить фактически идеальную чистоту продукта, а его крепость при этом догнать до 96%!
Повышение крепости алкогольного напитка. Это обусловлено тем, что флегма имеет возможность снова возвратиться в брагу, тем самым увеличив содержание спирта.
Своеобразный барьер - препятствует возможному проникновению браги в уже приготовленный самогон. Что немаловажно. Ведь если попадание произойдет, то перегон придется проводить сначала.
Добавление приятного запаха. Отстойник может играть роль ароматизатора. Для этого в него положите корочку лимона или любого другого продукта, аромат которого вам нравится. В итоге, получается не только чистый, натуральный алкоголь, но и обладающий приятным ароматом!

Разнообразие моделей

Не секрет, что сухопарники можно купить в специализированных магазинах. Чаще всего они изготавливаются из стекла. Как свидетельствует схема самогонного аппарата с дефлегматором, трубки в нем делаются не только из нержавейки - в редких случаях для этого применяется титан! Но лучше всего его сделать своими руками, поскольку схема исключительно проста и обойдется такое устройство от силы в 100 рублей, из которых часть уйдет на оплату проезда.

В этом разделе мы рассмотрим, что представляет собой устройство дефлегматора Димрота для самогонного аппарата, а также расскажем о том, как отстойник легко и быстро создать своими руками.

Холодильник Димрота

Если вас интересует схема самогонного аппарата с дефлегматором Димрота, для начала изучите, что же являет собой этот агрегат.

Как утверждают производители, он изготавливается из двойного лабораторного стекла, устойчивого к влиянию высоких температур и резкому перепаду температур. Применение такого прибора позволяет получать алкоголь крепостью до 85!

если необходимо получать алкоголь высочайшего качества;
если для его приготовления используется брага низкого качества, наполненная посторонними веществами со стойкими, резкими запахами;

Среди основных преимуществ устройства:

простота эксплуатации - достаточно просто поставить его на колбу Бунзена;
крепкое, стойкое термостекло;
легкость;
наличие защитного футляра, что позволит избежать повреждений и упрощает хранение;
подключать к проточной воде не обязательно - но только в том случае, если брага высокого качества, не имеющая примесей, способных придать конечному продукту неприятный запах и вкус (конденсация будет осуществляться благодаря воздуху, который имеется в спиралях агрегата).

Если вы не имеете возможности купить отстойник или просто не хотите этого делать, мы подготовили для вас два способа создания приспособления. Каждый из них довольно простой.

Как сделать простой дефлегматор из банки

Наиболее простой и доступный стеклянный дефлегматор для самогонного аппарата - это обычная банка, которая великолепно выполнит функции сухопарника. Конечно, если сравнивать с профессиональной моделью, коей является холодильник Димрота, он не несколько практичен, но зато фактически полностью бесплатный.

Банку нужно выбирать в зависимости от того, какая мощность вашего самогонного аппарата. Но в любом случае не рекомендуется брать банки, емкость которых менее 750 грамм.

Банку лучше всего использовать с закручивающейся крышкой - это сделает приспособление более простым в эксплуатации. К тому же, крышка одинаково подходит как для литровых, так и для двух- и даже трехлитровых банок.

Помимо банки и накручивающейся крышки вам понадобятся:

гайки;
штуцеры;
клей.

Главное, чтобы все детали и расходные материалы отличались высокой термической устойчивостью.

Последовательность действий при изготовлении самодельного отстойника из банки следующая:

возьмите крышку и сделайте пометки в местах, где будут вмонтированы штуцеры;
карандашом пометьте очертаний штуцеров, учитывая их размер;
вырежьте отверстия;
смажьте края клеем;
установите штуцеры и соберите их;
закрепите гайки.

Входящая в банку труба должна находиться примерно на десять-пятнадцать миллиметров ниже выходящей трубки.

Когда сухопарник будет готов, ее подсоединяют к самому самогонному аппарату, установив его между кубом, перегоняющим брагу, и холодильником со змеевиком, где и происходит основное разделение пара на фракции.

Дополнительным преимуществом сухопарника является то, что он удерживает брызги браги из перегонного куба, что делает вкус конечного напитка приятным.

Ректификационная колонна

Если вы в своем аппарате используете ректификационную колонну, то в таком случае отстойник из банки вам не подойдет - идеальным вариантом станет изделие из обычного термоса.

Однако будьте готовы к тому, что создать подобную холодильную установку будет возможно только в том случае, если имеются определенные навыки. В частности, нужно уметь паять, обтачивать швы и сверлить.

Процесс формирования подобного дефлегматора выглядит следующим образом:

берете самый обычный термос и тщательно зачищаете его дно;
вынимаете внутреннюю колбу, после чего обтачиваете швы таким образом, чтобы образовался видимый зазор;
к внутренней колбе монтируете трубке для обеспечения вентиляции;
закрепляете на дне сосуда пробирку;
заборный узел припаиваете к горловине;
далее нужно подготовить небольшие отверстия во втулке и надежно закрепить трубку.

Как видите, существует несколько вариантов обеспечить максимальную чистоту готового продукта, и в их числе огромную роль занимает дефлегматор. Главное осознать, что самогонный аппарат с дефлегматором и сухопарником - это не прихоть, а необходимость, поскольку описанный в статье агрегат действительно полезен и позволит существенно повысить качество алкогольного напитка!

Всего за несколько минут вы узнаете историю самогонных аппаратов, которая берет свое начало еще с 5 века н.э.

Все используемые в самогоноварении дефлегматоры условно можно разделить на два больших класса: пленочные и все остальные. Принципиальная разница заключается в том, что в классической пленочной конструкции отсутствуют какие-либо дополнительные элементы: флегма конденсируется на стенках вертикальной трубки и с нее же переиспаряется. Главное достоинство - простота конструкции, изготовление которой возможно своими руками, главный недостаток - взаимодействие флегмы с периферийной областью потока пара, а не с центральной.

«Все остальные» - это дефлегматоры, во внутреннюю полость которых вводятся различные элементы: наполнители с развитой площадью поверхности (тарелки, стеклянные шарики и т.д.) из инертного материала. За счет них повышается эффективность взаимодействия пара с флегмой, и уменьшаются габаритные размеры устройства. Перечислим лишь некоторые виды дефлегматоров:

Ле-Шателье;
Бунзена;
елочные;
насадочные;
Димрота и т.д.

По соотношению качества продукта/габаритам/простоте изготовления/удобству регулировки режима работы - практичности, если одним словом, предпочтение отдается конструкции Димрота.

Некоторые способы изготовления простейших дефлегматоров

Модернизированный сухопарник . Строго говоря, даже самопальный примитив - сухопарник из стеклянной банки, некоторые функции дефлегматора все же выполняет. Но только некоторые, и только если говорить «очень строго». Чтобы он превратился в элементарный неуправляемый дефлегматор, конструкцию и его размещение необходимо изменить. Делается это легко и своими руками.

В верхней части остается только один выходной патрубок.
Корпус изготавливается из тонкого металла.
В дно впаивается металлическая трубка, которая затем подсоединяется к крышке .
Устанавливается вся эта конструкция, в отличие от классического сухопарника, не сбоку, а над перегонной емкостью с исходной смесью.

В результате, сконденсировавшаяся на стенках корпуса флегма, стекает по трубке обратно в бак, встречается с вновь образовавшимся паром, частично переиспаряется и поступает на отбор. Крепость и чистота продукта незначительно, но повышаются.

Дефлегматор своими руками из двух трубок - простейший пленочный. С внешней стороны большой трубки на концах в стенки ввариваются два патрубка. Трубка меньшего диаметра вставляется внутрь большой. Концы завариваются, чтобы между ними образовалась полость (рубашка). Вся конструкция подсоединяется к отверстию в крышке перегонного куба. В образовавшейся рубашке циркулирует холодная вода.

Пар из емкости поднимается внутри трубки, конденсируется на ее холодных стенках и стекает по ним обратно в емкость. При взаимодействии с встречным потоком пара происходит многократное переиспарение флегмы и разделение ее на фракции. Регулируя интенсивность охлаждения, из исходного сырья последовательно отделяются все компоненты, начиная с низкотемпературной составляющей.

Дефлегматор Димрота . Две трубки. Одна из них служит корпусом, из второй сворачивается спираль таким образом, чтобы она входила в корпус с небольшим зазором. Конструкция устанавливается на крышке перегонной емкости, по спиральной трубке циркулирует вода. В отличие от пленочной конструкции здесь конденсация и переиспарение флегмы происходит на поверхности спирали.

Отдельно рассмотрим дефлегматор, который при доступности его изготовления в домашних условиях своими руками дает очень хороший результат по конечному продукту.

Дефлегматор из металлического термоса

Основой этой конструкции будет термос объемом 0.5-1 л. Приступим.

Разбираем термос, то есть, снимаем дно, так чтобы не повредить саму колбу. Для этого зачищаем площадку на донышке и припаиваем к нему металлическую скобу. К скобе прикручиваем проволоку или стальной тросик. Второй конец проволоки надежно фиксируем и сильно дергаем термос на себя. Дно должно сняться с колбы термоса. Для облегчения процесса можно предварительно его прогреть горелкой.
Далее необходимо сточить ребро, по которому происходит соединение перегородки с внешней колбой таким образом, чтобы появился почти неразличимый равномерный зазор по всей окружности. Воспользоваться для этого лучше всего дрелью с насадкой или, если есть доступ, наждачным станком. После этого перегородка термоса легко отделяется от внешней колбы.
Для того чтобы извлечь внутреннюю часть колбы необходимо так же аккуратно сточить ребро на горловине термоса. В результате внутренняя часть легко извлекается из внешней.
В дне внутренней колбы сверлим отверстие, вставляем в него трубку для связи с атмосферой и залуживаем место соединения.
В стенку внешней колбы вверху и внизу врезаем и пропаиваем два патрубка для организации циркуляции охлаждающей воды. При этом необходимо следить за тем, чтобы концы этих трубок выступали вовнутрь колбы на расстояние меньшее величины зазора между колбами.
Собираем колбу: аккуратно пропаиваем сделанные ранее зазоры, сверлим отверстие в донышке и перегородке под трубку и ставим их на место.

В принципе наш дефлегматор сделанный своими руками, в том, что касается самого термоса, готов. Его рабочее положение на самогонном аппарате горловиной вниз. Но в нем пока нет самого главного узла, из-за которого все и затевалось: узла отбора готового продукта.

Узел отбора

Он будет подсоединен к горловине термоса. Схематично его конструкция и положение в самогонном аппарате показано на рисунке ниже.

Схема работы дефлегматора

Изготавливается из отрезка трубы с двумя переходниками: верхний на горловину термоса, нижней к трубке, соединяющей дефлегматор с перегонным кубом. Внутри трубки вваривается широкая шайба с невысоким бортиком (8-10 мм) по краю центрального отверстия. Если есть навык, то с установкой шайбы можно справиться своими руками, если нет, то обратиться в мастерскую. Чуть выше дна, образовавшейся вдоль стенки трубы чаши, сверлится отверстие для патрубка, по которому будет выходить готовый продукт.

На схеме не показано, но для точной регулировки режима работы аппарата необходим еще термометр, либо датчик температуры. Для его установки чуть выше верхнего бортика шайбы в стенке трубы сверлиться отверстие под гильзу для установки термометра.

Итак, дефлегматор собран. Его можно подсоединить через трубку (от 50-80 см длиной) к крышке перегонной емкости и начать получать готовый продукт. Но если мы хотим получить действительно качественный спирт, то стоит подумать о замене трубки полноценной ректификационной колонной.

Рано или поздно почти каждый любитель самодельного алкоголя задумывается о приобретении или изготовлении ректификационной колонны (РК) – устройства для получения чистого спирта. Начинать нужно с комплексного расчета базовых параметров: мощности, высоты, диаметра царги, объема куба и т.д. Эта информация будет полезна как желающим сделать все элементы своими руками, так и собравшимся купить готовую ректификационную колонну (поможет определиться с выбором и проверить продавца). Не затрагивая конструктивных особенностей отдельных узлов, мы рассмотрим общие принципы построения сбалансированной системы для ректификации в домашних условиях.

Схема работы колонны

Характеристики трубы (царги) и насадки

Материал. Труба во многом определяет параметры ректификационной колонны и требования ко всем узлам аппарата. Материалом для изготовления царги является хромоникелевая нержавеющая сталь – «пищевая» нержавейка.

Благодаря химической нейтральности пищевая нержавеющая сталь не оказывает воздействия на состав продукта, что и требуется. На спирт перегоняют сырец из сахарной браги или отходы дистилляции («головы» и «хвосты»), поэтому главной целью ректификации является максимальная очистка выхода от примесей, а не изменение органолептических свойств спирта в ту или иную сторону. Использовать медь в классических ректификационных колоннах неуместно, поскольку этот материал слегка изменяет химический состав напитка и подходит для производства дистиллятора (обычного самогонного аппарата) или бражной колонны (частный случай ректификации).

Разобранная труба колонны с установленной насадкой в одной из царг

Толщина. Царгу делают из нержавеющей трубы с толщиной стенки 1-1,5 мм. Более толстая стенка не нужна, так как это приведет к удорожанию и утяжелению конструкции без получения каких-либо преимуществ.

Параметры насадки. Говорить о характеристиках колонны без привязки к насадке не корректно. При ректификации в домашних условиях используют насадки с площадью контактной поверхности от 1,5 до 4 кв. м/литр. С увеличением площади контактной поверхности возрастает и разделяющая способность, но падает производительность. Уменьшение площади приводит к снижению разделяющей и укрепляющей способности.

Производительность колонны вначале растет, но потом для поддержания крепости выхода оператор вынужден понижать скорость отбора. Это значит, что существует некий оптимальный размер насадки, который зависит от диаметра колонны и позволят достичь наилучшего сочетания параметров.

Размеры спирально-призматической насадки (СПН) должны быть меньше внутреннего диаметра колонны примерно в 12-15 раз. Для диаметра трубы 50 мм – 3.5х3.5х0.25 мм, для 40 – 3х3х0.25 мм, а для 32 и 28 – 2х2х0.25 мм.

В зависимости от поставленных задач целесообразно использовать разные насадки. Например, при получении укрепленных дистиллятов часто применяют медные кольца диаметром и высотой 10 мм. Понятно, что в этом случае целью является не разделяющая и укрепляющая возможность системы, а совершенно другой критерий – каталитическая способность меди устранять из спирта сернистые соединения.

Варианты спирально-призматических насадок

Не стоит ограничивать арсенал одной, пусть даже самой лучшей насадкой, таких просто нет. Есть наиболее подходящие для решения каждой конкретной задачи.

Даже небольшое изменение диаметра колонны серьезно влияет на параметры. Для оценки достаточно помнить, что номинальные мощность (Вт) и производительность (мл/час) численно равны площади поперечного сечения колонны (кв. мм), а значит, пропорциональны квадрату диаметра. Обращайте на это внимание при выборе царги, всегда считайте внутренний диаметр и по нему сравнивайте варианты.

Зависимость мощности от диаметра трубы

Высота трубы. Для обеспечения хорошей удерживающей и разделительной способности, не зависимо от диаметра, высота ректификационной колонны должна быть от 1 до 1,5 м. Если меньше – не хватит места для накопленных в ходе работы сивушных масел, в результате сивуха начнет прорываться в отбор. Еще один недостаток – головы будут нечетко разделяться на фракции. Если высота трубы больше – это не приведет к существенному улучшению разделяющей и сдерживающей способности системы, но увеличит время перегона, а также количество «голов» и «подголовников».Другими словами, с увеличением высоты трубы прибавка к разделяющей способности ректификационной колонны на каждый дополнительный сантиметр снижается. Эффект от увеличения трубы с 50 см до 60 см на порядок выше, чем со 140 см до 150 см.

Объем куба для ректификационной колонны

Чтобы повысить выход качественного спирта, но не допустить переполнения сивухой колонны, навалку (наполнение) спирта-сырца в кубе ограничивают в диапазоне 10-20 объемов насадки. Для колонн высотой в 1,5 м и диаметром 50 мм – 30-60 л, 40 мм – 17-34 л, 32 мм – 10-20 л, 28 мм – 7-14 л.

С учетом заполнения куба на 2/3 объема, для колонны внутренним диаметром царги 50 мм подойдет 40-80 литровая емкость, для 40 мм – 30-50 литровая, для 32 мм – 20-30 литровый куб, а для 28 мм – скороварка.

При использовании куба объемом ближе к нижней границе рекомендованного диапазона можно смело убрать одну царгу и уменьшить высоту до 1-1,2 метра. В результате сивухи будет относительно мало для прорыва в отбор, а вот объем «подголовников» заметно уменьшится.

Источник и мощность нагрева колонны

Тип плиты. Самогонное прошлое не дает покоя многим новичкам, которые считают, что если раньше использовали для нагрева самогонного аппарата газовую, индукционную или обычную электрическую плиту, то можно оставить этот источник и для колонны.

Процесс ректификации существенно отличается от дистилляции, всё намного сложнее и костер не подойдет. Нужно обеспечить плавную регулировку и стабильность подаваемой мощности нагрева.

Электроплитки, работающие по терморегулятору в режиме старт-стоп, не используются, потому что как только произойдет кратковременное отключение питания, пар перестанет идти в колонну, а флегма рухнет в куб. В таком случае придется начать ректификацию заново – с работы колонны на себя и отбора «голов».

Индукционная плита – крайне грубый аппарат со ступенчатым изменением мощности по 100 -200 Вт, а при ректификации нужно менять мощность плавно, буквально по 5-10 Вт. Да и стабилизировать нагрев независимо от колебания напряжения на входе вряд ли получится.

Газовая плита при залитом в куб 40-процентном спирте-сырце и 96-градусоном продукте на выходе представляет смертельную опасность, не говоря уже о колебании температуры нагрева.

Оптимальное решение – врезать в куб колонны тэн нужной мощности, а для регулировки использовать реле со стабилизацией выходного напряжения, например, РМ-2 16А. Можно взять и аналоги. Главное получить на выходе стабилизированное напряжение и возможность плавно менять температуру нагрева по 5-10 Вт.

Подаваемая мощность. Чтобы нагреть куб за приемлемое время, нужно исходить из мощности 1 кВт на 10 литров спирта-сырца. Значит, для 50 л куба, заполненного на 40 литров, требуется минимум 4 кВт, 40 л – 3 Квт, 30 л – 2-2.5 кВт, 20 л – 1.5 кВт.

При одном и том же объеме кубы могут быть низкими и широкими, узкими и высокими. Выбирая подходящую емкость, нужно учитывать, что зачастую куб используется не только для ректификации, но и при дистилляции, поэтому исходят из самых жестких условий, чтобы подводимая мощность не приводила к бурному пенообразованию с выбросами брызг из куба в паропровод.

Опытным путем установлено, что при глубине размещения тэна около 40-50 см нормальное кипение происходит в случае, если на 1 кв. см зеркала навалки приходится не более 4-5 Вт мощности. При уменьшении глубины допустимая мощность увеличивается, а при увеличении – уменьшается.

Есть и другие факторы, влияющие на характер кипения: плотность, вязкость и поверхностное натяжение жидкости. Бывает, что выбросы происходят в конце перегонки браги, когда увеличивается плотность. Поэтому вести процесс ректификации на границе дозволенного диапазона всегда чревато неприятностями.

Распространенные цилиндрические кубы имеют диаметр 26, 32, 40 см. Исходя и допустимой мощности на площадь поверхности зеркала кубовой навалки 26 см куб, будет нормально работать при мощности нагрева до 2,5 кВт, для 30 см – 3.5 кВт, 40 см – 5 кВт.

Третьим фактором, определяющим мощность нагрева, является использование одной из царг колонны без насадки в качестве сухопарника для борьбы с брызгоуносом. Для этого нужно, чтобы скорость пара в трубе не превышала 1 м/с, при 2-3 м/с защитный эффект ослабевает, а при больших значениях пар будет гнать флегму вверх по трубе и забрасывать в отбор.

Формула для расчета скорости пара:

V = N * 750 / S (м/сек),

N – мощность, кВт;
750 – парообразование (куб. см/сек кВт);
S – площадь поперечного сечения колонны (кв. мм).

Труба диаметром 50 мм справится с брызгоуносом при нагреве до 4 кВт, 40-42 мм – до 3 кВт, 38 – до 2 кВт, 32 – до 1,5 кВт.

Исходя из вышеперечисленных соображений, выбираем объем, размеры куба, мощность нагрева и дистилляции. Все эти параметры согласованы с диаметром и высотой колонны.

Расчет параметров дефлегматора ректификационной колонны

Мощность дефлегматора определяется в зависимости от типа ректификационной колонны. Если строим колонну с жидкостным отбором или паровым ниже дефлегматора, то необходимая мощность должна быть не меньше номинальной мощности колонны. Обычно в этих случаях в качестве конденсатора применяют холодильник Димрота с утилизационной мощностью 4-5 Ватт на 1 кв. см поверхности.

Если колонна с отбором по пару выше дефлегматора, то расчетная мощность составляет 2/3 от номинальной. В этом случае можно применить Димрот или «рубашечник». Утилизационная мощность рубашечника ниже, чем у димрота и составляет около 2 Ватт на квадратный сантиметр.

Пример холодильника Димрота для колонны

Далее все просто: номинальную мощность делим на утилизационную. Например, для колонны с внутренним диаметром 50 мм: 1950 / 5= 390 кв. см площади Димрота или 975 кв. см «рубашечника». Значит, холодильник Димрот можно сделать из трубки 6х1 мм длинной 487 / (0.6 * 3.14) = 2.58 см для первого варианта, с учетом коэффициента запаса 3 метра. Для второго варианта умножаем на две трети: 258 * 2 / 3 = 172 см, с учетом коэффициента запаса 2 метра.

Рубашечник для колонны 52 х 1 – 975 / 5.2 / 3.14 = 59 см * 2/3 = 39 см. Но это для помещений с высокими потолками.

«Рубашечник»

Расчет прямоточного холодильника

Если прямоточник применяется как доохладитель в ректификационной колонне с жидкостным отбором, то выбирают самый маленький и компактный вариант. Достаточно мощности в 30-40% от номинальной мощности колонны.

Изготавливают прямоточный холодильник без спирали в зазоре между рубашкой и внутренней трубой, потом запускают отбор в рубашку, а охлаждающую воду подают по центральной трубе. В этом случае рубашку наваривают на трубу подачи воды в дефлегматор. Это мелкий «карандашик» длинной около 30 см.

Но если один и тот же прямоточник используется как при дистилляции, так и при ректификации, являясь универсальным узлом, исходят не из потребности РК, а из максимальной мощности нагрева при дистилляции.

Для создания турбулентного потока пара в холодильнике, позволяющего обеспечить интенсивность теплопередачи не меньше 10 Ватт/кв. см, необходимо обеспечить скорость пара около 10-20 м/с.

Диапазон возможных диаметров достаточно широк. Минимальный диаметр определяется из условий не создания большого избыточного давления в кубе (не более 50 мм вод столба), а максимальный расчетом числа Рейнольдса, исходя из минимальной скорости и максимального коэффициента кинематической вязкости паров.

Возможная конструкция прямоточного холодильника

Чтобы не вдаваться в ненужные подробности, приведем самое распространенное определение: «Для того, чтобы в трубе поддерживался турбулентный режим движения пара, достаточно, чтобы внутренний диаметр (в миллиметрах) был не больше 6-кратной мощности нагрева (в киловаттах)».

Для предотвращения завоздушивания водяной рубашки необходимо поддерживать линейную скорость воды не ниже 11 см/с, но чрезмерное увеличение скорости потребует большого давления в водопроводе. Поэтому оптимальным считается диапазон от 12 до 20 см/с.

Чтобы сконденсировать пар и охладить конденсат до приемлемой температуры, нужно подавать воду при 20°C в объеме около 4.8 куб см/с (17 литров в час) на каждый киловатт подводимой мощности. При этом вода нагреется на 50 градусов – до 70°C. Естественно, зимой воды понадобится меньше, а при использовании автономных систем охлаждения, примерно в полтора раза больше.

На основании предыдущих данных можно рассчитать площадь поперечного сечения кольцевого зазора и внутренний диаметр рубашки. Нужно учитывать и доступный сортамент труб. Расчеты и практика показали, что зазор в 1-1.5 мм вполне достаточен для соблюдения всех необходимых условий. Этому соответствуют пары труб: 10х1 – 14х1, 12х1 – 16х1, 14х1 – 18х1, 16х1 – 20х1 и 20х1 – 25х1.5, которые перекрывают весь диапазон мощностей, применяемых в домашних условиях.

Есть еще одна немаловажная деталь прямоточника – спираль, навитая на паровую трубу. Делается такая спираль из проволоки диаметром, обеспечивающим зазор в 0.2-0.3 мм до внутренней поверхности рубашки. Навивается с шагом равным 2-3 диаметрам паровой трубы. Основное предназначение – центрирование паровой трубы, в которой при работе температура выше, чем в трубе рубашки. Это значит, что в следствии теплового расширения паровая труба удлиняется и изгибается, прислоняясь к рубашке, возникают мертвые зоны, не омываемые водой охлаждения, в результате эффективность холодильника резко падает. Дополнительными плюсами навивки спирали являются удлинение пути и создание турбулентности охлаждающего потока воды.

Грамотно выполненный прямоточник может утилизировать до 15 Ватт /кв. см площади теплообмена, что подтверждено опытным путем. Для определения длины охлаждаемой части прямоточника воспользуемся номинальной мощностью в 10 Вт /кв. см (100 кв. см/кВт).

Необходимая площадь теплообмена равна мощности нагрева в киловаттах, умноженной на 100:

S = P * 100 (кв. см).

Длина внешней окружности паровой трубы:

Lокр = 3.14 * D.

Высота рубашки охлаждения:

H = S / Lокр.

Общая формула расчета:

H = 3183 * P / D (мощность в кВт, высота и внешний диаметр паровой трубы в миллиметрах).

Пример расчета прямоточника

Мощность нагрева – 2 кВт.

Возможно применение труб 12х1 и 14х1.

Площади сечения – 78,5 и 113 кв. мм.

Объем пара – 750 * 2=1500 куб. см /с.

Скорости пара в трубах: 19,1 и 13,2 м/с.

Труба 14х1 выглядит предпочтительней, так как позволяет иметь запас по мощности, оставаясь в рекомендованном диапазоне скорости пара.

Парная труба для рубашки – 18х1, кольцевой зазор составит 1 мм.

Скорость подачи воды: 4,8 * 2= 9.6 см3/с.

Площадь кольцевого зазора – 3.14 / 4 * (16 * 16 – 14 * 14) = 47.1 кв. мм = 0,471 кв. см.

Линейная скорость – 9.6 / 0.471 = 20 см/с – значение остается в рекомендованных пределах.

Если бы кольцевой зазор был 1,5 мм – 13 см/с. Если 2 мм, то линейная скорость упала бы до 9.6 см/с и пришлось бы подавать воду выше номинального объема, исключительно для того, чтобы не завоздушивался холодильник, – бессмысленная трата денег.

Высота рубашки – 3183 * 2 / 14 = 454 мм или 45 см. Коэффициент запаса не нужен, все учтено.

Итог: 14х1-18х1 с высотой охлаждаемой части 45 см, номинальный расход воды – 9.6 куб. см/с или 34.5 литра в час.

При номинальной мощности 2 кВт нагрева холодильник будет выдавать 4 литра спирта в час с хорошим запасом.

Эффективный и сбалансированный прямоточник при дистилляции должен иметь соотношения скорости отбора к мощности нагрева и расходу воды на охлаждение 1 литр/час – 0,5 кВт – 10 литров/час. Если мощность выше, будут большие теплопотери, малая – полезная мощность нагрева снизится. Если расход воды выше, прямоточник имеет неэффективную конструкцию.

Ректификационную колонну можно использовать в качестве бражной. Оборудование для бражных колонн имеет свои особенности, но вторая перегонка отличается в основном технологией. Для первой перегонки особенностей больше и отдельные узлы могут оказаться не применимыми, но это тема для отдельного разговора.

Исходя из реальных домашних потребностей и существующего асортимента труб, рассчитаем по приведенной методике типовые варианты ректификационной колонны.

P.S. Выражаем благодарность за систематизацию материала и помощь в подготовке статьи пользователю нашего форума .

Анализируя запросы поисковиков, по которым на мой блог попадают посетители, я пришел к выводу, что суть работы дефлегматора и самой пленочной колонны не до конца всем понятна. Соответственно и отличие от обычного аппарата с одной стороны и от рекколонны с другой.

Давайте попробуем более детально разобраться в чем тут дело. Начнем с терминов. Как говорит нам википедия:

Ректификация (от лат. rectus - прямой и facio - делаю) - это процесс разделения бинарных или многокомпонентных смесей за счет противоточного массо- и теплообмена между паром и жидкостью. Ректификацию можно проводить периодически или непрерывно. Ректификацию проводят в башенных колонных аппаратах, снабженных контактными устройствами (тарелками или насадкой), ректификационных колоннах.

Дистилляция (лат. distillatio - стекание каплями) - перегонка, испарение жидкости с последующим охлаждением и конденсацией паров.

Из сравнительного анализа этих терминов видно, что в одном случае имеет место прямой проход пара на охладитель/конденсатор (дистилляция), а во втором случае часть сконденсированного пара возвращается в виде жидкости обратно, повторно/многократно реагирует с вновь образованным паром (ректификация) и лишь потом поступает на конденсатор. Результатом этого многократного переиспарения является качественное разделение смеси на составные части (и значительное укрепление продукта с одновременным уменьшением общей производительности). Т.е. в результате ректификации мы получаем набор разных продуктов (отдельно спирт, воду, сивушное масло), а в результате дистилляции — более менее однородный продукт (спирт, вода и сивушное масло вместе). Напомню, что термин «сивушное масло» является собирательным и обозначает некий комплекс веществ и соединений, входящих в состав дистиллятов/ректификатов спиртосодержащего сырья помимо воды и собственно спирта (см. ). Кроме вредных для здоровья компонентов сивуха содержит и вкусоароматические составляющие, наличие которых в готовом продукте часто приветствуется.

Таким образом разделителем понятий дистилляция и ректификация является «противоточный массо- и теплообмен между паром и жидкостью» . Как и когда он возникает? Или, иначе:

Что такое дефлегматор? Дефлегматор по своей сути является холодильником/конденсатором, который конструктивно может быть выполнен по разным схемам. Его главное предназначение — сконденсировать часть проходящего паропотока в жидкость (которая называется флегмой ) и направить эту жидкость обратно в куб навстречу потоку пара. Встречаясь с паром флегма разогревается и вся/частично вновь превращается в пар. И опять конденсируется дефлегматором и снова стекает в куб, и так далее и так далее. Тут важно понимать ряд условий, максимизирующих выгоды подобной конструкции:

1. Для максимально эффективного переиспарения толщина потока/слоя флегмы должна быть минимальной, а площадь потока максимальной. Поэтому в пустотелых трубах флегма должна стекать равномерно тонким слоем по внутренней стенке трубы, образуя пленку — отсюда название «пленочная». Если использовать колонну, наполненную какой-либо насадкой с развитой поверхностью — можно существенно увеличить площадь контакта флегмы, обволакивающей насадку, и пара — отсюда название «насадочная»

2. Для образования устойчивой пленки труба должна стоять строго вертикально — отсюда «колонна». При даже незначительном наклоне колонны, флегма стремится образовать на одной из сторон внутренней поверхности трубы ручеек и пленка перестает образовываться.

3. Колонна (а точнее ее часть в которой осуществляется контакт флегмы и пара) должна иметь высоту, достаточную для стабилизации процессов тепломассообмена пар/флегма. Не менее 50 диаметров. За счет стабилизированного тепломассообмена и при достаточной высоте колонны, в ней образуются зонное распределение фракций по температуре испарения (т.е. собственно разделение). Самые низкокипящие фракции занимают верхнюю часть колонны так как быстрее и легче переиспаряются, тогда как более высококипящие скатываются ниже. Соответственно низкокипящие первыми проходят на отбор, а затем следующие по температуре кипения и т.д. Получаем хорошо разделенный продукт, отобранный в разные емкости по температуре кипения.

Почему колонны делятся на бражные и ректификационные?

Во-первых, для получения спирта-ректификата (СР) разделительной способности пленочной колонны недостаточно — нужна насадочная колонна.

Во-вторых, если в качестве сырья для насадочной колонны использовать брагу, а не спирт сырец (СС) первого прямоточного перегона, насадка очень быстро загрязнится и перестанет работать в нормальном режиме.

Вот и получается, что бражная колонна — пленочная, а ректификационная — насадочная.

Однако, дефлегматор является неотъемлимой частью и той и другой конструкции.

P.S. В написанной мною позднее есть иллюстрации,показывающие как работает рубашечный дефлегматор пленочной колонны.

Как самому изготовить дефлегматор к бражной колонне вы можете посмотреть в п.2 раздела .

Как всегда жду вопросов, комментариев и критики.