Vertikal skall-og-rør reflukskondensator eller kjøleskap. Vertikal skall-og-rør reflukskondensator eller kjøleskap Riktig tilkobling av kjøling til reflukskondensatoren

Det har lenge vært kjent at riktig forberedt måneskinn ikke gir alvorlig bakrus. Det er bedre å rense alkoholdamp umiddelbart under destillasjon i stedet for senere. folkemessige rettsmidler. Tross alt, hvis de rengjøres feil, kan de kanskje ikke engang redde den ødelagte drikken. Hva kan hjelpe til å skille brøker nøyaktig? Hvert måneskinn fortsatt, hvis det med stolthet kalles en kolonne, har en tilbakeløpskondensator. På en annen måte kalles det også et forsterkende kjøleskap. Uten en tilbakeløpskondensator er metallrøret som stiger over stillbildet bare et rør. Hvorfor er det nødvendig og hva er prinsippet for drift av reflukskondensatoren i en måneskinn fortsatt? Alt er veldig enkelt. La oss starte med design og plassering.

Moonshine reflukskondensatorenhet

Tilbakeløpskondensatoren (forsterkende kjøleskap) er noe som en "vannkappe" plassert i den øvre fjerdedelen av kolonnen. I hovedsak er utformingen av kolonneseksjonen med en tilbakeløpskondensator to konsentriske rør med forskjellige diametre. Det ytre røret er sveiset til det indre, og kaldt vann tilføres rommet mellom dem. Noen ganger er tilbakeløpskondensatoren avtagbar, men oftest er den permanent montert på selve søylen. Tilbakeløpskondensatorsonen har ingen innvendige fester. I denne forbindelse er tilbakeløpskjøleren til en destillasjonskolonne ikke forskjellig fra den på en konvensjonell meskekolonne. Svært effektiv destillasjonskolonner har kanskje ikke en tilbakeløpskondensator, men det vil være umulig å destillere mosen på slike kolonner: det vil "tette" dysen, uansett hvilken som brukes. Derfor har husholdningssøyleenheter en tilbakeløpskondensator for destillasjon "i modusen fortsatt måneskinn" Vær derfor oppmerksom når du planlegger (vi anbefaler å velge en merkevareenhet). Spesiell oppmerksomhet om mulige driftsmåter.

Driftsprinsipp for tilbakeløpskondensatoren

Essensen av driften av denne enheten er å skape den nødvendige temperaturen for å rense og styrke alkoholdamp på grunn av deres avkjøling og den såkalte prioriterte kondenseringen.

La oss forklare med et eksempel.

I den selvgående driftsmodusen til kolonnen (hvete eller destillasjon) oppstår fullstendig kondensering av alle damper som kommer fra destillasjonskuben. På dette stadiet tilføres den maksimale kjølestrømmen til tilbakeløpskondensatoren. Alt kondensat strømmer nedover kolonnen mot nye dampdeler. Når de møtes, oppstår delvis fordampning på grunn av oppvarming av væsken (tilbakeløp). Når kolonnen varmes opp og går inn i driftsmodus, oppstår en separasjon av temperaturområder i den. Damper av stoffer med lavere kokepunkt vil kondensere i øvre del, og damper med høyere kokepunkt i nedre del. Så snart denne modusen er etablert, kan kjølingen av tilbakeløpskondensatoren reduseres.

Temperaturen må stilles inn på en slik måte at den "forskyver" området for fordampning av lavtkokende fraksjoner til det øvre området av tilbakeløpskondensatoren. I dette tilfellet vil alle lavtkokende fraksjoner begynne å fordampe her og gå videre inn i kondenseringskjøleskapet, mens alle andre fraksjoner ikke vil kunne forlate kolonnen. Når de lavtkokende fraksjonene (hodene) er valgt, endres temperaturen i kolonnen igjen, slik at nå hovedfraksjonen av "kroppen" fordamper i samme øvre område av tilbakeløpskjøleren. På denne måten er det mulig å skille alle komponenter i blandingen som har forskjellige kokepunkter. Det viser seg at reflukskondensatoren er en "barriere" som tydelig kan skille komponentene i væsken. Det er bare viktig å huske at kjølejusteringer bør gjøres så jevnt og "litt etter litt" som mulig, siden systemet trenger tid til å etablere en ny likevekt. Vanligvis tar dette 20-30 sekunder.

Typer reflukskondensatorer

Selv om driftsprinsippet til reflukskondensatorer er det samme, kan de variere i design og størrelse. Jo større kontaktflate mellom refluks og damp (innenfor visse grenser), og jo mer presis temperaturkontrollen er, desto større er separasjonskapasiteten til reflukskondensatoren. Og det er bare to design: direktestrøm og Dimroth reflukskondensator. Noen ganger er de forvirret og blander alt til ett.

En direktestrømsdeflegmator er nøyaktig "røret i et rør" som ble beskrevet ovenfor. Men Dimroth reflukskondensator har en litt annen design. Den er laget i form av et rør, inne i hvilket det er et andre rør i form av en spiral. Det er inn i den innvendige at det tilføres vann, og her kondenserer væsken. På grunn av spiralformen øker kontaktområdet til væske-dampfasene, og følgelig separasjonseffektiviteten. En annen fordel med denne utformingen er at denne fasekontakten skjer i sonen med maksimal temperatur - i midten av røret. Og dette bidrar også til bedre rensing av alkoholdamp, til og med

Men til tross for den utbredte bruken av disse navnene, hvis du analyserer den mange informasjonen på Internett, er det utbredt forvirring angående formålet med disse enhetene. Det er spesielt mange avvik i funksjonene og essensen av driften av tilbakeløpskondensatoren og dampkjelen. La oss finne ut av det og begynne med det grunnleggende.

Utbedring og destillasjon

Destillasjon– Dette er fordampning etterfulgt av kondensering av damp. Dette er nøyaktig hva som skjer når du bruker den enkleste typen måneskinn.
Utbedring- separering av blandingen i fraksjoner på grunn av dampens motstrømsbevegelse og den samme dampen kondenseres til væske (tilbakeløp).

Dermed kan det sees at under destillasjon strømmer dampen som dannes under koking av væsken direkte til kondensatoren. Som et resultat får vi en homogen blanding som inneholder alkohol, vann og fuseloljer. Alkoholinnholdet øker på grunn av at det fordamper ved lavere temperaturer og raskere enn vann og andre fraksjoner.

Under rektifiseringen strømmer en del av den kondenserte dampen tilbake mot destillasjonstanken, varmes opp av den nydannede dampen og fordamper igjen mange ganger. Som et resultat av gjenfordampningsprosessen deles den destillerte væsken inn i komponentdelene. Når det gjelder måneskinn: fuseloljer, vann og alkoholen vi trenger. Graden av separasjon avhenger av utformingen av destillasjonskolonnen.

Ser vi litt fremover, la oss si at en tilbakeløpskondensator for et måneskinnstillbilde er et av elementene som er inkludert i utformingen av en destillasjonskolonne.

Tørre dampere og våte dampere

Egentlig er dette to navn for det samme elementet. De er også kjent som unger. Både dampdamperen og våtdamperen er strukturelt en tynnvegget lukket beholder med lite volum med to dampledninger i den øvre delen: innløp og utløp.

En kran er innebygd i nedre del av stupebrettet for tømming av avfallskondensat. Men ofte er kannene laget av glasskrukker, da kan det naturligvis ikke være snakk om en kran. Den akkumulerte væsken dreneres gjennom halsen og først etter at destillasjonen er fullført.

En enkel dampbåt fra en boks

Det er en strukturell forskjell mellom en våt og tørr dampbåt: i en våt dampbåt senkes utløpet av innløpsrøret helt til bunnen, slik at dampen fra destillasjonskuben "gurgler" gjennom væsken som helles inn i beholderen. Derfor kalles en våt steamer ofte en bubbler.

Hvordan det fungerer

1. Damp kommer inn i beholderen, og på grunn av temperaturforskjellen begynner den å kondensere på veggene og strømme til bunnen.
2. Når dampkjelen varmes opp med ny damp, reduseres intensiteten av kondens, og en del av dampen begynner å unnslippe.
3. Samtidig begynner kondensatet å varmes opp og fordampe og går også i ekstraksjon.
4. På et visst tidspunkt, på grunn av fordampning, er det bare "skitten" slim i bunnen, som er bedre å dumpe gjennom kranen og starte syklusen fra begynnelsen.
5. Hvis det ikke er kran, er det bare ett alternativ - valg før spyling, dvs. Ved utgangen får vi et "skittent" produkt.

Både "tilbakestill" og "utvalg til seier" er ikke gode - sluttresultatet vil fortsatt ikke være det høyeste kvalitetsproduktet. Faktisk utfører damperen bare to nyttige funksjoner:

• forhindrer at mash-par velges;
• på grunn av gjenfordampning øker det produktets styrke litt.

Er det mulig å forbedre effektiviteten til bittet? Det er mulig, men det er nødvendig å endre strukturen: kroppen skal være plassert over destillasjonskuben, og kondensatet skal slippes direkte inn i kuben. Bare dette vil ikke lenger være en tørr damptank, men en ganske grei ukontrollert tilbakeløpskondensator.

Hvordan fungerer en reflukskondensator?

Tilbakeløpskondensatoren i sin enkleste form er to sveisede rør med forskjellige diametre installert vertikalt på en destillasjonskube. Kjølevæske (vann) sirkulerer i kappen mellom dem, og et rør med mindre diameter tjener som en rørledning for frigjøring av alkoholholdig damp.

For å forklare driftsprinsippet til denne enheten, la oss konvensjonelt anta at den destillerte væsken har 2 komponenter som har forskjellige kokepunkter. Inndelingen i fraksjoner utføres som følger:

1. I det innledende stadiet starter kjølingen med full effekt, og inntil destillasjonskuben er oppvarmet, fungerer apparatet "på seg selv". Det vil si at væsken som fordamper fra beholderen kondenserer, danner en tynn film på veggene og strømmer mot den stigende dampen tilbake i kuben. På veien varmes den opp av den nydannede dampen og fordamper delvis - dette er "gjenfordampning"
2. Etter at temperaturen i beholderen når en temperatur som er tilstrekkelig til at begge fraksjonene kan koke, dannes to områder inne i strukturen:
3. Den øvre, hvor damper av fraksjonen med lavt kokepunkt kondenserer.
4. Den nedre er området for kondensering av den andre komponenten.
5. Ingenting kommer fortsatt inn i hovedkjøleskapet, det vil si at det ikke er noe utvalg ennå.
6. Fordampnings- og kondensasjonstemperaturene for hver fraksjon er kjent. Nå kan du endre kjølemodus slik at fordampningspunktet til den første fraksjonen er ved den øvre kanten av tilbakeløpskondensatoren.
7. Valget av den første komponenten i blandingen begynner.
8. Etter at lavtemperaturfraksjonen er valgt, endres modusen igjen og den andre delen av blandingen velges.

Metoden lar deg separere en væske i et hvilket som helst antall komponenter som har forskjellige kokepunkter. Prosessen er treghet, og det er bedre å endre kjølemodus veldig forsiktig, sakte og trinnvis.

Dimroth reflukskondensator

Separasjonsevnen til tilbakeløpskondensatoren avhenger av størrelsen på kontaktområdet mellom tilbakeløpskondensatoren og dampen og nøyaktigheten av justeringen. Driftsprinsippet er det samme for alle typer av disse enhetene; de ​​er bare forskjellige i design.

Den som ble beskrevet i forrige seksjon er et kjøleskap av filmtypen med direkte flyt. Designet er enkelt å produsere og ganske effektivt. Men det har ulemper - et lite interaksjonsområde, som generelt har en tendens til null når strukturen avviker fra vertikalen. Den andre er vanskeligheten med å justere damptemperaturen. Dimroth-designet er delvis blottet for disse manglene.

Dimroth reflukskondensator er en glass- eller metallkolbe med et spiralrør i midten. Vann sirkulerer gjennom den og slim kondenserer på den.

Driftsprinsippet er det samme, men det er åpenbart at et slikt design, selv med øyet, har et større kontaktområde mellom damp og væske enn et filmapparat. I tillegg oppstår samspillet mellom slim og damp i midten av kolben, hvor temperaturen er maksimal. Følgelig vil det resulterende produktet bli renere og sterkere.

Hvorfor brukes en Dimroth reflukskondensator eller en filmreflukskondensator for en måneskinn fortsatt oftest i hverdagen? Dette skyldes egenskapene til råvaren - mos. Hvis du, når du destillerer det, bruker den mest effektive pakkede kolonnen med et stort område fyllstoff, vil fyllstoffet etter en halvtimes drift være så forurenset at ingen utbedring blir mulig.

Når du lager brennevin, må en hjemmehåndverker bestemme ønsket sluttresultat riktig. Hvis hastighet og lav utstyrskostnad er viktig for mesteren, vil apparatet være enkelt: en destillasjonskube og et kjøleskap.

Hvis han ønsker å få et produkt av høyest mulig kvalitet, renset fra fuseloljer og med en styrke over 70 grader, er det nødvendig å bruke forskjellige tilleggskomponenter: en dampkoker, en bobler eller en tilbakeløpskondensator.

En tilbakeløpskondensator er en enhet for ytterligere rensing av alkoholholdig damp. Dampen som dannes i destillasjonskuben når mosen varmes opp inneholder ikke bare alkohol, men også tyngre urenheter av fuseloljer og vann. Hvis dampen avkjøles, kondenserer disse tunge urenhetene, og dette kondensatet kalles tilbakeløp. Prosessen med å skille slim fra damp kalles refluks.

Definisjon fra Forklarende ordbok for fremmede ord, red. Krysina: “Dephlegmation [de], og pl. nei, w. [Tysk Deflegmasjon< лат. dē… от…, раз… + греч. phlegma мокрота, влага]. тех. Частичная конденсация смесей различных паров и газов с целью обогащения их низкокипящими компонентами.»

Slimet inneholder også en viss mengde alkohol, derfor, med forskjellige utforminger av moonshine stills, er det mulig å sikre tilbakeføring av slimet til destillasjonskuben.

Driftsmekanisme (hvorfor er det nødvendig)

Den klassiske kretsen av en måneskinnstill, et kubekjøleskap, blir til en krets av et kube-reflukskondensator-tørt dampbad-kjøleskap. Driftsprosedyren til systemet er som følger:

• Mosen varmes opp i terningen, lette fraksjoner fordamper fra det - alkohol, fuseloljer, vann.
• Dampen avkjøles i tilbakeløpskjøleren. installert på kuben. Slim kommer inn i kuben. hvor det fordamper igjen.
• Steamer - tom beholder, som damp passerer gjennom. Det er nødvendig for å skille mossprut og det tyngste kondensatet. Tilbakeløpskondensatoren kan også installeres her. da vil slimet bli samlet og utnyttet.
• Bubbler etter formål og design lik et dampbad, er forskjellen at det er utformet slik at damp passerer gjennom vann, avkjølende og rensende. Hvis tilbakeløpskondensatoren er installert på en bobler, vil dampboblingen passere gjennom tilbakeløpet. ikke rent vann.
• Alkohol i kjøleskapet er ferdig kondenserer og samler seg i flytende form i mottakeren.

Videoanmeldelse av et glasskjøleskap:

Hvor er det installert?

Tilbakeløpskondensatoren kan også installeres på en damptank eller bobletank. Da vil ikke slimet samles i kuben, noe som vil gi et renere produkt ved utløpet, men noe av alkoholen vil forbli i tilbakeløpet. I noen kilder forveksles en tilbakeløpskondensator med en dampkjele, men disse er fortsatt forskjellige enheter.

Tilbakeløpskondensatoren er installert:

• På stillbildet. I dette tilfellet får vi noe som en destillasjonskolonne.
• På en tørr dampbåt. I dette tilfellet må den være utstyrt med en kran for å drenere den akkumulerte væsken.
• På boblen. I dette tilfellet er det bedre å gjøre det gjennomsiktig slik at du kan observere dampboblene som passerer gjennom slimet. og overvåke også nivået av akkumulert slim.

Kjølere enhet for moonshine still:

Tenk for eksempel på Dimroth reflukskondensator. Dette er klassisk laboratorieutstyr, vanligvis laget av varmebestandig dobbelt laboratorieglass. Det er et hovedrør pakket inn i en glassspole. Dette designet er plassert i en kolbe som beskytter mot mekanisk skade.

Hovedrøret er installert vertikalt på en kube eller damptank slik at slimet renner ned på grunn av tyngdekraften. Dampen passerer gjennom hovedrøret og avkjøles kaldt vann fra en spole. For til- og returvann skal batteriet utstyres med beslag. Slike systemer kalles også skall-og-rør-systemer.

Vi lager det selv

I hjemmebrygging er det ikke alle som bruker refluks. Men dette fører til en forringelse av kvaliteten på den resulterende alkoholen, eller til bruk av dobbel destillasjon. I tillegg er tilbakeløpskondensatoren enkel å lage og vil vare ganske lenge.

En hjemmehåndverker kan lage både en shell-and-tube og en jakke reflukskondensator. En kappet reflukskondensator vil bruke en enkel vannkappe i stedet for en spole. I alle fall, for å lage en tilbakeløpskondensator, trenger du lodde- eller sveiseferdigheter.

Merk: Når du velger et materiale for en tilbakeløpskondensator, må du vite at hovedrøret skal være laget av glass, matvaregodkjent rustfritt stål eller kobber.

Disse materialene oksiderer ikke og endrer ikke smaken til den resulterende alkoholen. En skjorte eller spole kan lages av alle andre materialer.

Se videoen om hvordan du lager et enkelt kjøleskap for moonshine på 15 minutter:

• En skall-og-rør reflukskondensator består av et hovedrør og en spole viklet på den. et enkelt rør av rustfritt stål eller kobber kan brukes som hovedrør.
• Lengden på røret avhenger av produksjonsvolumet; for hjemmebrygging er et tommers rør 25 cm langt nok.
• Diameteren kan økes og lengden reduseres.
• Jo tynnere og lengre røret er, desto lengre tid vil destillasjonen ta, og jo høyere rensegrad.
• Men hvis tilbakeløpskondensatoren avkjøler dampen for mye, vil du ikke få noen resultater i det hele tatt - alle alkoholene vil strømme tilbake i kuben.

Det er enkelt å lage en tilbakeløpskondensator med skall-og-rør:

1. Et kobberrør med en diameter på 6 mm vikles på hovedrøret.
2. Viklelengde - 15 - 20 cm.
3. Røret er festet med plast- eller klemmeklemmer; du kan legge en skumgummi- eller skumisolasjon med passende diameter på denne strukturen, som brukes til å isolere varmesystemer.
4. På kobberrør vann leveres til kjøling.
5. Det er det - tilbakeløpskondensatoren er klar.

En mer effektiv tilbakeløpskondensator kan lages av flere rør med liten diameter plassert i en kappe med rennende vann. I denne utformingen har dampen et stort kontaktområde med de kalde veggene, noe som gjør reflukskondensatoren mer effektiv .

Dette gjøres slik:

1. Rør med liten diameter er satt sammen til en kassett som ser ut som en revolvertrommel.
2. Hvis vi bruker denne analogien, strømmer damp gjennom patronhylsene, og kjølevæske sirkulerer i trommelkroppen.
3. Denne designen er vanskelig å produsere; for å sette sammen en slik struktur må du bruke rustfritt stålsveising eller kobberlodding.

Hva skal den erstattes med?

Hvis det er problematisk å lage eller kjøpe en reflukskondensator, kan du erstatte den med en enkel boble.

• For å gjøre dette, ta en enkel glasskrukke (helst minst 1 liter) med skrulokk. To hull er boret i lokket - innløp og utløp.
• Rør settes inn i hullene, mens ved innløpet faller røret nesten helt til bunnen, og utløpsrøret er plassert helt ved lokket.
• Det er viktig å tette skjøten mellom rørene og lokket nøye. For å gjøre dette kan du bruke kaldsveising eller lodding.
• Omtrent en tredjedel helles i glasset kaldt vann. Driftsmekanismen til en bobler er enkel: damp under trykk passerer gjennom et rør og passerer gjennom vannsøylen. Samtidig avkjøles den, fuseloljer kondenserer og løses opp i vann.
• Noe av alkoholen løses også opp i vann, men dette er ikke et problem: under drift varmes vannet opp av varm damp, og alkoholen fordamper igjen fra overflaten av glasset. Det skal bemerkes at en tilbakeløpskondensator har en rekke fordeler fremfor en bobler, for eksempel evnen til å justere intensiteten til tilbakeløpsprosessen.

Se videoen der en kinesisk moonshine-kjøler er demontert, det var alltid interessant hva den er laget av på fabrikken:

Industrielle enheter

I alkoholindustrien er bruk av reflukskondensatorer en forutsetning. Samtidig er det forskjellige typer- direkte og omvendt handling.

1. Direkte handling - slim kommer inn i en separat tank og er ikke lenger involvert i prosessen.
2. Det motsatte er sant - slim mates inn i destillasjonskuben, fordamper igjen og igjen, og fordamper den gjenværende alkoholen. I dette tilfellet brukes spesielle spritfeller og ventilasjonssystemer.

Hovedformålet med reflukskondensatoren er å redusere tiden og antallet teknologiske operasjoner, og forbedre den første kvaliteten på produktet. Tilbakeløpskondensatoren skiller dampen i flere fraksjoner. Dampen, som passerer gjennom bladene og radiatorene, virvles og avkjøles. Temperaturkontroll utføres automatisk ved hjelp av sensorer og en kontroller.

Som et resultat, etter enheten, inneholder dampen hovedsakelig alkohol og en liten del vann - alkoholstyrken kan nå 70-90 grader.

Konklusjon

Så bruken av mellomkjøleskap - reflukskondensatorer - er nødvendig hvis du trenger å skaffe alkohol av høyere kvalitet til minimale kostnader.

Bruk av denne enheten er obligatorisk hvis kvaliteten på mesken er lav, det er fremmed lukt eller du føler høyt innhold fuseloljer. Samtidig kan de enkleste strukturene enkelt lages med egne hender, eller bestilles fra argon sveisere.

Den vanligste typen varmeveksler i industrien er skall-og-rør. Alternativ av det design avhenger av oppgavene brukerne står overfor. En skall-og-rør-generator trenger ikke å være flerrør - en vanlig kappe-type reflukskondensator, en direkte-strøm (a) eller motstrøm (b) "rør-i-rør"-type kjøleskap er også shell -og-rørsystemer.

Enkeltpass varmevekslere med kryssstrømbevegelse av kjølevæsker (c) brukes også. Men den mest effektive og ofte brukt for flerrørs varmevekslere er multi-pass tverrstrømskretsen (d).

Med dette opplegget beveger en strøm av væske eller damp seg gjennom rørene, og en andre kjølevæske beveger seg mot den på en sikksakk måte, og krysser rørene gjentatte ganger. Dette er en hybrid av alternativer for motstrøm og kryssstrøm, som lar deg gjøre varmeveksleren så kompakt og effektiv som mulig.

Driftsprinsippet for skall-og-rør varmevekslere og deres anvendelsesområde

I moonshine-brygging kalles multi-pass cross-flow kjøleskap vanligvis shell-and-tube refrigerators (CHT), og deres enkeltrørsversjon kalles et motstrøms- eller direktestrømskjøleskap. Følgelig, når du bruker disse strukturene som reflukskondensatorer - skall-og-rør og kappe reflukskondensatorer.

I home moonshine stills, mesk og destillasjonskolonner tilføres damp til disse varmevekslerne iht. innvendige rør og kjølevann inn i foringsrøret. Enhver industriell varmeingeniør ville bli rasende over dette, siden det er i rørene at en høy kjølevæskehastighet kan skapes, noe som øker varmeoverføringen og effektiviteten til installasjonen betydelig. Imidlertid har destillatører sine egne mål og trenger ikke alltid høy effektivitet.

For eksempel, i tilbakeløpskondensatorer for dampkolonner, er det tvert imot nødvendig å myke opp temperaturgradienten, spre kondensasjonssonen så langt i høyden som mulig, og etter å ha kondensert den nødvendige delen av dampen, forhindre overkjøling av tilbakeløpet. . Og til og med nøyaktig regulere denne prosessen. Helt andre kriterier kommer til syne.

Blant kjøleskapene som brukes i moonshine-brygging, er de mest brukte spoler, direktestrømmer og skall-og-rør. Hver av dem har sitt eget bruksområde.

For enheter med lav (opptil 1,5-2 l/time) produktivitet er det mest rasjonelt å bruke små gjennomstrømningsspoler. I mangel av rennende vann gir spoler også et forsprang til andre alternativer. Det klassiske alternativet er en spole i en bøtte med vann. Hvis det er et vannforsyningssystem og enhetens produktivitet er opptil 6-8 l/t, vil rettstrømsenheter designet etter "rør-i-rør"-prinsippet, men med et veldig lite ringformet gap (ca. -1,5 mm), har en fordel. En ledning er spiralviklet på damprøret i trinn på 2-3 cm, som sentrerer damprøret og forlenger banen til kjølevannet. Med varmeeffekter på opptil 4-5 kW er dette det mest økonomiske alternativet. En skall-og-rør-maskin kan selvfølgelig erstatte en direktestrømsmaskin, men produksjonskostnaden og vannforbruket vil være høyere.

Skallet og røret kommer i forgrunnen når autonome systemer kjøling, siden det er helt lite krevende for vanntrykket. Som regel er en vanlig akvariepumpe nok for vellykket drift. I tillegg, med varmeeffekter på 5-6 kW og over, blir et skall-og-rør-kjøleskap praktisk talt ikke noe alternativ, siden lengden på et engangskjøleskap for utnyttelse av høy effekt vil være irrasjonell.

For deflegmatorer av meskesøyler er situasjonen noe annerledes. Med små, opptil 28-30 mm, søylediametre, er en vanlig skjortemaker (i prinsippet samme skall-og-rør-maskin) den mest rasjonelle.

For diametre på 40-60 mm er lederen Dette er en høypresisjonskjøler med tydelig kraftkontroll og en absolutt manglende evne til å lufte. Dimrot lar deg konfigurere moduser med lavest refluks superkjøling. Når du arbeider med pakkede kolonner, takket være utformingen, gjør det det mulig å sentrere tilbakeløpet, og vanne pakningen best.

Skallet og røret kommer i forgrunnen i autonome kjølesystemer. Vanning av dysen med tilbakeløp skjer ikke i midten av kolonnen, men langs hele planet. Dette er mindre effektivt enn Dimrot, men ganske akseptabelt. I denne modusen vil vannforbruket til skall-og-rør-maskinen være betydelig høyere enn for Dimroth.

Hvis du trenger en kondensator for en kolonne med væskeekstraksjon, er Dimroth uovertruffen på grunn av nøyaktigheten av justering og lav refluks underkjøling. En shell-and-tube brukes også til disse formålene, men overkjøling av refluksen er vanskelig å unngå og vannforbruket blir høyere.

Hovedårsaken til populariteten til skall-og-rør blant produsenter av husholdningsapparater er at de er mer universelle i bruk, og delene deres er lett forenede. I tillegg er bruken av skall-og-rør reflukskondensatorer i enheter av typen "konstruktør" eller "reversering" utenfor konkurranse.

Beregning av parametere for en skall-og-rør-deflegmator

Beregning av nødvendig varmevekslingsareal kan utføres ved hjelp av en forenklet metode.

1. Bestem varmeoverføringskoeffisienten.

Formler for beregninger:

R = h/A, (m2K)/W;

Rs = R1 + R2 + R3 + R4, (m2K)/W;

K = 1 / Rs, W / (m2 K).

2. Bestem gjennomsnittlig temperaturforskjell mellom damp og kjølevann.

Temperatur på mettet alkoholdamp Тп = 78,15 °C.

Maksimal kraft fra tilbakeløpskondensatoren er nødvendig i den selvgående driftsmodusen til kolonnen, som er ledsaget av en maksimal vannforsyning og en minimum utløpstemperatur. Derfor antar vi at vanntemperaturen ved innløpet til skallet og røret (15 - 20) er T1 = 20 °C, ved utløpet (25 - 40) - T2 = 30 °C.

Твх = Тп - Т1;

Tout = Tp - T2;

Vi beregner gjennomsnittstemperaturen (Tav) ved å bruke formelen:

Tsr = (Tin - Tout) / Ln (Tin / Tout).

Det er, i vårt tilfelle, avrundet:

Tout = 48°C.

Tav = (58 - 48) / Ln (58 / 48) = 10 / Ln (1,21) = 53 °C.

3. Beregn varmevekslingsarealet. Basert på den kjente varmeoverføringskoeffisienten (K) og gjennomsnittstemperatur(Тср), bestemmer vi det nødvendige overflatearealet for varmeveksling (St) for den nødvendige termiske effekten (N), W.

St = N / (Tav * K), m2;

Hvis vi for eksempel må bruke 1800 W, så er St = 1800 / (53 * 1493) = 0,0227 m 2, eller 227 cm 2.

4. Geometrisk beregning. La oss bestemme minimumsdiameteren til rørene. I en tilbakeløpskondensator går slimet mot dampen, så det er nødvendig å oppfylle betingelsene for dens frie strømning inn i dysen uten overdreven superkjøling. Hvis du lager rørene med for liten diameter, kan du provosere choke eller utslipp av refluks inn i området over reflukskondensatoren og videre inn i utvalget, da kan du rett og slett glemme god rensing fra urenheter.

Vi beregner det minste totale tverrsnittet av rørene ved en gitt kraft ved å bruke formelen:

Seksjon = N * 750 / V, mm 2, hvor

N - effekt (kW);

750 - fordampning (cm 3 / s kW);

V – damphastighet (m/s);

Ssec – minimumsareal tverrsnitt rør (mm 2)

Ved beregning av destillatorer av kolonnetype velges varmeeffekten ut fra topphastighet damp i kolonnen 1-2 m/s. Det antas at hvis hastigheten overstiger 3 m/s, vil dampen drive refluksen opp i kolonnen og kaste den inn i utvalget.

Hvis du trenger å kaste 1,8 kW i en tilbakeløpskondensator:

Seksjon = 1,8 * 750 / 3 = 450 mm 2.

Hvis du lager en tilbakeløpskondensator med 3 rør, betyr det at tverrsnittsarealet til ett rør ikke er mindre enn 450 / 3 = 150 mm 2, den indre diameteren er 13,8 mm. Nærmeste større standard rørstørrelse er 16 x 1 mm (innvendig diameter 14 mm).

Med en kjent rørdiameter d (cm), finner vi minimum nødvendig totallengde:

L= St/ (3,14 * d);

L= 227/ (3,14* 1,6) = 45 cm.

Hvis vi lager 3 rør, bør lengden på reflukskondensatoren være ca 15 cm.

Lengden justeres under hensyntagen til at avstanden mellom skilleveggene skal være omtrent lik kroppens indre radius. Hvis antall skillevegger er jevnt, vil rørene for tilførsel og drenering av vann være på motsatte sider, og hvis det er oddetall, på samme side av tilbakeløpskondensatoren.

Å øke eller redusere lengden på rør innenfor radiusen til husholdningssøyler vil ikke skape problemer med kontrollerbarheten eller kraften til deflegmatoren, siden det tilsvarer feil i beregningen og kan kompenseres for ved ytterligere designløsninger. Du kan vurdere alternativer med 3, 5, 7 eller flere rør, og velg deretter det optimale fra ditt synspunkt.

Designfunksjoner til en skall-og-rør varmeveksler

Skillevegger

Avstanden mellom skilleveggene er omtrent lik kroppens radius. Jo mindre denne avstanden er, jo større strømningshastighet og jo mindre mulighet for stagnasjonssoner.

Skilleveggene leder strømmen over rørene, dette øker effektiviteten og kraften til varmeveksleren betydelig. Skilleveggene forhindrer også at rørene bøyer seg under påvirkning av termiske belastninger og øker stivheten til skall-og-rør-reflukskondensatoren.

Segmenter kuttes ut i skilleveggene for å la vann passere gjennom. Segmentene må ikke være mindre enn tverrsnittsarealet til vannforsyningsrørene. Vanligvis er denne verdien omtrent 25-30 % av septumområdet. I alle fall må segmentene sikre lik vannhastighet langs hele bevegelsesbanen, både i rørbunten og i gapet mellom bunten og kroppen.

For reflukskondensatoren, til tross for dens lille (150-200 mm) lengde, er det fornuftig å lage flere skillevegger. Hvis antallet er partall, vil beslagene være på motsatte sider, hvis odde - på samme side av tilbakeløpskondensatoren.

Ved montering av tverrgående skillevegger er det viktig å sørge for at gapet mellom kroppen og skilleveggen er så lite som mulig.

Rør

Tykkelsen på rørveggene er ikke spesielt viktig. Forskjellen i varmeoverføringskoeffisient for veggtykkelser på 0,5 og 1,5 mm er ubetydelig. Faktisk er rørene termisk gjennomsiktige. Valget mellom kobber og rustfritt stål, med tanke på termisk ledningsevne, mister også sin mening. Når du velger, må du gå videre fra de operasjonelle eller teknologiske egenskapene.

Ved merking av rørplaten styres de av at avstandene mellom rørenes akser skal være de samme. De er vanligvis plassert på toppene og sidene av en vanlig trekant eller sekskant. I henhold til disse ordningene er det med samme trinn mulig å plassere maksimalt antall rør. Senterrøret blir oftest problematisk dersom avstandene mellom rørene i bunten ikke er like.

Figuren viser et eksempel riktig plassering hull.

For enkel sveising bør avstanden mellom rørene ikke være mindre enn 3 mm. For å sikre styrken på koblingene må rørplatematerialet være hardere enn rørmaterialet, og gapet mellom skjermen og rørene må ikke være mer enn 1,5 % av rørdiameteren.

Ved sveising skal endene av rørene stikke ut over risten i en avstand lik veggtykkelsen. I våre eksempler - med 1 mm, vil dette tillate deg å lage en høykvalitets søm ved å smelte røret.

Beregning av parametere for et skall-og-rør-kjøleskap

Hovedforskjellen mellom et skall-og-rør-kjøleskap og en tilbakeløpskondensator er at tilbakeløpet i kjøleskapet strømmer i samme retning som dampen, slik at tilbakeløpslaget i kondensasjonssonen øker jevnere fra minimum til maksimum, og gjennomsnittlig tykkelse er litt større.

For beregninger anbefaler vi å sette tykkelsen til 0,8 mm. I en tilbakeløpskondensator er det motsatte - til å begynne med møter et tykt lag med tilbakeløp, som har smeltet sammen fra hele overflaten, dampen og praktisk talt hindrer den i å kondensere fullstendig. Deretter, etter å ha overvunnet denne barrieren, kommer dampen inn i en sone med en minimal, ca. 0,5 mm tykk, tilbakeløpsfilm. Dette er tykkelsen på nivået av dens dynamiske retensjon; kondens skjer hovedsakelig i denne sonen.

Ved å ta den gjennomsnittlige tykkelsen på tilbakeløpslaget til 0,8 mm, ved å bruke et spesifikt eksempel vil vi vurdere funksjonene ved å beregne parametrene til et skall-og-rør-kjøleskap ved hjelp av en forenklet metode.

De maksimale effektkravene til kjøleskapet pålegges av den første destillasjonen, som det er gjort beregninger for. Nyttig varmeeffekt – 4,5 kW. Vanninnløpstemperatur – 20 °C, utløpstemperatur – 30 °C, damp – 92 °C.

Твх = 92 - 20 = 72 °C;

Tout = 92 - 30 = 62 °C;

Tav = (72 - 62)/ Ln (72 / 62) = 67 °C.

Varmeoverføringsområde:

St = 4500 / (67 * 855,6) = 787 cm².

Minimum totalt tverrsnittsareal av rør:

S-seksjon = 4,5*750/10= 338 mm²;

Vi velger et 7-rørs kjøleskap. Snittareal av ett rør: 338 / 7 = 48 mm eller innvendig diameter 8 mm. Fra standardutvalget av rør er 10x1 mm (med en innvendig diameter på 8 mm) egnet.

Merk følgende! Ved beregning av lengden på kjøleskapet er den ytre diameteren 10 mm.

Bestem lengden på kjøleskapsrørene:

L= 787 / 3,14 / 1 = 250 cm, derfor lengden på ett rør: 250 / 7 = 36 cm.

Vi avklarer lengden: hvis kjøleskapskroppen er laget av et rør med en innvendig diameter på 50 mm, bør det være 25 mm mellom skilleveggene.

36 / 2,5 = 14,4.

Derfor kan du lage 14 skillevegger og få vanninngang-utgangsrør i forskjellige retninger, eller 15 skillevegger og rørene vil se i én retning, og effekten vil også øke litt. Vi velger 15 skillevegger og justerer lengden på rørene til 37,5 mm.

Tegninger av skall-og-rør reflukskondensatorer og kjøleskap

Produsenter har ikke hastverk med å dele tegningene sine av skall-og-rør-varmevekslere, og hjemmehåndverkere trenger dem egentlig ikke, men fortsatt er noen diagrammer i det offentlige domene.

Etterord

Vi bør ikke glemme at alt det ovennevnte er en teoretisk beregning ved hjelp av en forenklet metode. Termiske beregninger er mye mer komplekse, men i det virkelige husholdningsspekteret av endringer i varmekraft og andre parametere gir metoden riktige resultater.

I praksis kan varmeoverføringskoeffisienten være annerledes. For eksempel, på grunn av den økte ruheten til den indre overflaten av rørene, vil tilbakeløpslaget bli høyere enn det beregnede, eller kjøleskapet vil ikke være plassert vertikalt, men i en vinkel, noe som vil endre egenskapene. Det er mange alternativer.

Beregningen lar deg nøyaktig bestemme dimensjonene til varmeveksleren, sjekke hvordan en endring i rørdiameteren vil påvirke egenskapene, og avvise alle uegnede eller garantert dårligere alternativer uten ekstra kostnader.