Прямоточный холодильник для самогонного аппарата расчет: Онлайн расчет размера холодильника для самогонного аппарата

Расчёт длины холодильника самогонного аппарата

Для правильной работы самогонного аппарата холодильник должен быть способным утилизировать (сконденсировать) весь пар, получаемый при нагреве куба.
Другими словами мощность холодильника должна быть равна мощности нагревательного элемента. 

Если мощности холодильника будет недостаточно, то соответственно часть паров будет улетать в атмосферу, либо нам нужно будет уменьшать мощность нагрева и существенно увеличивать время перегонки.

Наиболее эффективны и удобны в использовании прямоточные однотрубные холодильники, диаметр кожуха которых на 1-2 см больше диаметра паропроводной трубки.

См. также — подробно о Кожухотрубных холодильниках, Холодильник Димрота.

Холодильники, состоящих из нескольких паропроводных трубок, обязательно должны иметь внутри себя разделительные пластины, установленные перпендикулярно к трубкам — это необходимо для улучшения теплообмена и равномерного охлаждения пара в каждой трубке.

Если трубок несколько, то их длина суммируется только при условии наличия разделительных пластин

Мощность холодильника напрямую зависит от длины и диаметра паропроводной трубки.

Также на производительность холодильника влияет температура и расход подводимого охладителя (воды).
Нормальными значениями считаются:

• Температура входящей воды — 15°С
• Температура выходящей воды — 55°С
• Температура паров в кубе — 80°С

Ниже приведены расчёты длины (в метрах) холодильника (конденсатора, дефлегматора) именно для этих значений.

См. также — Как рассчитать фактическую мощность нагрева

Холодильник для самогонного аппарата

Холодильник или дистиллятор ? неотъемлемая часть самогонного аппарата. Горячие пары спирта нужно охлаждать перед попаданием в заветный бутыль, иначе приготовить качественный продукт не получится. Хотя, возможно, ?холодильник? здесь слишком громкое слово. Любой чертёж этого устройства даёт понять, что оно не имеет ничего общего с двухкамерными гигантами, стоящими на кухнях. Обычно холодильник для самогоноварения являет собой миниатюрный объект, который при желании можно сделать и самостоятельно.

Типы холодильников и их конструкция

Холодильники для самогоноварения по способу применения бывают следующих типов:

• Либиха;
• шариковый;
• Димрота:
• холодильник-змеевик.

Холодильник Димрота является обратным, то есть пары спирта в данном случае доставляются не в конечную ёмкость, а в бродящую массу. А значит, его эффективно использовать в самогонных аппаратах не как дистиллятор, а как дефлегматор (его ещё называют ректификационной колонной), что позволяет добиться получения спирта высокой крепости.

Холодильник Либиха ? это, пожалуй, самый простой по конструкции прямоточный холодильник. Одной из его особенностей является прямая трубка, а также наличие водной рубашки и (в некоторых вариациях) шлифа. Стеклянный холодильник Либиха подходит в первую очередь для самогонных аппаратов с малой производительностью.

Шариковый холодильник принято использовать как обратный. Хотя его вполне можно эксплуатировать и как прямой, что уже испытано многими самогонщиками. Особая конструкция шарикового дистиллятора даёт ему внушительную поверхность для теплообмена. Ещё одно преимущество шариковых холодильников ? маленькое сопротивление парам (даже змеевик проигрывают по этому показателю). На практике это означает, что у вас получится больше самогона и крепость будет выше. Шариковые холодильники могут отличаться между собой по длине и по количеству шаров.

Змеевик (холодильник Грэхема) представляет собой трубу в виде спирали. Устанавливают его вертикально, это позволяет дистилляту самотёком по нисходящей попадать в нужную ёмкость. Змеевики могут обладать разным количеством спиралей. Их, например, может быть 16 или 24. Чем больше это число, тем больше браги способен ?обслужить? аппарат. Некоторые справляются и с бочкой браги объёмом целых 50 литров. Правильность, корректность конструкции змеевика во многом определяет производительность самогонного аппарата. Стеклянный змеевик, к слову, легко можно купить в магазине химпосуды.

Место холодильника в самогонном аппарате

Холодильник посредством шлангов соединяют с сантехническим краном и пускают прохладную воду. Кроме того, его прикрепляют к специальному трубопроводу, который уже опущен в ёмкость, содержащую h3O и попавшие туда пары браги. Холодильник устанавливается либо под наклоном, либо полностью вертикально. На его конец насаживается специальная трубка. По ней готовый продукт попадает в конечную тару, которая сама по себе находится в так называемой водной бане. Помимо словесной инструкции, разобраться с правильным местом установки дистиллятора помогут специальные чертежи.

Как рассчитать размеры холодильника?

Для расчётов размера холодильника стоит учитывать несколько факторов. Один из них ? состав паров спиртосодержащей смеси. Если там есть вода, то нагрузка на холодильник увеличится, ведь от неё нужно будет забирать втрое больше тепла, чем от паров спирта.

Температура воды на входе и на выходе ? тоже важные показатели. К примеру, на входе температура может составлять 20 градусов, а на выходе 60. Температуру получающегося пара тоже необходимо знать.

Ключевым показателем же является тут коэффициент теплопередачи. Он исчисляется в ваттах на квадратный метр. Причём ватт в этом контексте ? единица измерения мощности теплового потока.

В прямоточных холодильниках, в которых применяется холодная вода, коэффициент в среднем составляет 850 ватт на квадратный метр. Для змеевика коэффициент теплопередачи будет составлять 150 ватт на квадратный метр.

И ещё один важный момент: если в вашем аппарате используется дефлегматор, то надо вычесть из общей суммы его показатели.

Сделать расчёты со всеми этими цифрами на бумажке достаточно проблематично, можно воспользоваться онлайн-калькулятором.

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!

Иногда, чтобы сделать дистиллятор, используют нержавеющую сталь. И это значительно усложняет процесс. Сталь, в отличие от меди, погнуть не так-то просто Для работы с ?нержавейкой? умельцам потребуется газовая горелка и специальный трубогиб. Не стоит забывать и о том, что данная конструкция в итоге будет обладать значительным весом.

Некоторые самогонщики приспособились создавать змеевик из капроновой трубки (такие нередко можно увидеть в системах ?тёплые полы?). Они тоже химически нейтральны, дёшевы и просты в обработке, но, к сожалению имеют высокую упругость ? трудно сделать так, чтобы они держали избранную форму. И поэтому трубку из капрона снабжают проволочным каркасом.

Холодильник для самогонного аппарата своими руками

Сегодня винокуры имеют возможность выбора любого самогонного аппарата, начиная самым дешевым и простым, заканчивая усовершенствованным с точки зрения его комплектации. Все же любой агрегат, применяемый с целью дистилляции самогона, должен иметь в своем составе обязательные элементы: перегонный куб и охладитель (холодильник), который называют змеевиком. Как работает эта составляющая самогонного аппарата? Как изготовить холодильник для самогонного аппарата своими руками?

Предназначение змеевика: прямоточный

Змеевик, или холодильник, представляет собой извивистую тонкую полую трубку, сквозь которую проходят испарения, выделяемые в процессе нагревания браги. В процессе циркуляции паров по холодильнику происходит отвод тепла через его стенки с помощью воды или воздуха, что приводит к превращению пара в конденсат.

Чертеж для изготовления холодильника самогонного аппарата

Условно все змеевики-охладители можно разделить на прямоточные и обратные. Воздушный, или прямоточный, холодильник для самогонного аппарата имеет более простую конструкцию, а изготовить такой элемент к дистиллятору достаточно просто. Такой змеевик представляет собой простую тонкую трубку, изготовленную из нержавеющей стали, меди или стекла. К этой трубке крепятся перегонные шланги, после чего такой змеевик можно эксплуатировать. Существенным недостатком холодильников такой конструкции можно считать то, что их нельзя совершенствовать.

Змеевик для прямотока несложно изготовить своими руками. Как сделать холодильник для самогонного аппарата самостоятельно:

1. Перед тем как приступить к изготовлению холодильника с прямотоком, следует выяснить принцип работы такой детали. Чтобы такой змеевик выполнил свою функцию, необходимо, чтобы навстречу поступившему в трубку пару поступал хладагент, который спровоцирует конденсацию пара. Сразу же после этого переработанная жидкость заместится новой, и процесс функционирования змеевика продолжится.
2. Для изготовления холодильника-прямотока понадобится ПВХ-трубка, диаметр которой не превышает 4 сантиметров. Длина трубки не должна превышать 30 сантиметров. Также следует подготовить пару заглушек и соединительных муфт. Для работы пригодится и сильфонная подводка. Подводку следует прикрутить к заглушкам, и после этого в кожух следует вставить подготовленные штуцеры.
3. Берут жестяную банку, которая послужит корпусом для змеевика, и помещают в нее изготовленную на предыдущем этапе конструкцию.
4. На данном этапе изготовленным холодильником оснащают дистиллятор. Независимо от выбора способа оснащения аппарата змеевиком, в первую очередь следует позаботиться о том, чтобы после эксплуатации этот элемент можно было без препятствий отсоединить от аппарата. В то же время на место соединения холодильника с аппаратом должен беспрепятственно наносится герметик. Поэтому выбор следует сделать в пользу монтажа способом резьбы под гайку. После установки охладителя следует смазать место его крепления с аппаратом герметиком, после чего можно приступать к тестированию конструкции. Важно: при первой проверке изготовленного змеевика нельзя включать полный напор воды.

Обратные холодильники и трубки Грэхема

Что касается обратных змеевиков, то они существуют в нескольких разновидностях. Шариковые воздушные камеры можно отнести к обратным змеевикам. Они обладают большой площадью теплообмена, что обеспечивает их высокой производительностью. Такие охладители применяются к жидкостям, имеющим низкую температуру кипения.

Камеры Либиха могут выполнять функции как обратных, так и прямоточных холодильников. Конструкция камеры Либиха представлена одной медной или стеклянной трубкой. У самогонных аппаратов камеры Либиха имеют вид трубок, крепящихся при помощи саморезов или методом пайки.

Все обратные змеевики отличаются от прямоточных тем, что подача хладреагента в них осуществляет снизу вверх. Эта особенность считается преимуществом такой конструкции, позволяющая вводить дополнительные вещества в камеру с испарениями самогона.

Чаще всего в самогонных аппаратах можно встретить охладители, представляющие собой извивистую трубку, и такие холодильники называются трубками Грэхема. Такой элементы устанавливают вертикально, что позволяет дистилляту свободно стекать в подставленную емкость. Такие змеевики отличаются друг от друга количеством спиралей. Чем больше объем браги, тем больше должно быть таких спиралей на холодильнике Грэхема.

Холодильник со спиралями также можно изготовить самостоятельно, однако перед тем, как приступить к выполнению этой задачи, с помощью специальных расчётов следует сделать точный чертеж конструкции змеевика. Все дело в том, что диаметр спиралей такого приспособления должен быть одинаковым, независимо от их количества. Выполнение схемы будущего змеевика позволит с точностью определить параметры спиралей и воссоздать их в готовом изделии.

Для собственноручного изготовления трубки-змеевика следует подготовить медную (как вариант — алюминиевую или латунную) трубку длиной до двух метров, сечением от 8 до 12 миллиметров и толщиной металла до 1,1 миллиметра. Также следует подготовить корпус будущего холодильника, ведь от его размеров будут зависеть параметры спиралей трубки. В качестве корпуса можно выбрать пластиковую канализационную трубу диаметром 80 миллиметров.

Как изготавливать самостоятельно холодильник Грэхема:

1. Сперва медную (латунную, алюминиевую) трубку следует хорошо набить мелким песком, что позволит избежать деформации материала при выполнении завивания конструкции.
2. На концы трубки крепят колышки из древесины. Можно также плотно зажать концы или вовсе спаять их.
3. Далее следует взять гладкий предмет с круглым сечением требуемого диаметра и накрутить на него трубку. При выборе шага между витками следует обращать внимание на схему и выполненный расчет.
4. Концы почти готового змеевика следует открыть и высыпать из них наполнитель. После трубку следует тщательно промыть.
5. Корпус змеевика следует оснастить патрубками для отвода и подачи воды.
6. Сам змеевик следует вставить в корпус, установить с двух концов заглушки. Все соединения должны обладать идеальной герметичностью, и добиться этого можно за счет использования суперклея.

Перед применением такой холодильник также лучше протестировать при слабом напоре воды в дистилляторе.

Все змеевики охлаждаются ото льда, воздуха или воды. Последний вариант считается самым простым и удобным с точки зрения винокурения. Охладители, работающие от воды, могут быть как открытыми, так и закрытыми. Открытые холодильники требуют подачи проточной воды, а закрытые — наполняются жидкостью вручную.

Сегодня все предлагаемые в продаже готовые самогонные аппараты комплектуются холодильниками. Поэтому если нет желания изготавливать охладитель своими руками, можно отдать предпочтение готовому дистиллятору.

расчет всех компонентов и технология сборки своими руками в домашних условиях

Все больше людей приходят к пониманию того, что магазинный алкоголь не стоит тех денег, которые за него просят: качество низкое, а цены слишком высокие. По этой причине в нашей стране появляется все больше «самогонщиков». Начинают они с примитивных самогонных аппаратов, но довольно быстро приходят к мысли о создании полноценной ректификационной колонны своими руками. Но сделать ее не так просто, как кажется на первый взгляд.

Ректификационная колонна имеет сложное устройство. Для того, чтобы она хорошо работала в будущем нужно точно рассчитать ее параметры. Только в этом случае можно будет рассчитывать на создание действительно сбалансированной системы для домашнего использования.

Содержание материала

Расчет ректификационной колонны

Прежде, чем делать ректификационную колонну для самогонного аппарата своими руками нужно тщательно рассчитать параметры каждого ее элемента, а затем приобрести все необходимые компоненты, соответствующие расчетам.

Характеристики царги и насадки

По сути, это основной элемент ректификационной колонны. От параметров трубы будут зависеть все остальные параметры колонны.

При создании спиртовой колонны своими руками лучше всего использовать трубу из хромникелевой стали. Это так называемая пищевая нержавейка. За счет того, что этот сплав совершенно нейтрален в химическом плане он не будет давать никаких примесей в конечный продукт. Это очень важно, ведь основная задача ректификации – получение чистого продукта без примесей, а вовсе не изменение его вкусовых и ароматических свойств.

Также рекомендуем прочитать:

Некоторые специалисты советуют использовать для перегонки медную царгу. Этого ни в коем случае делать нельзя. Дело в том, что медь может менять химический состав алкоголя. Максимум, где можно использовать медь – дистиллятор или бражная колонна.

Царга должна иметь толщину стенок не менее 1 и не более 1,5 мм. Более толстые стенки трубы не дают никаких преимуществ при перегонке, но при этом сильно утяжеляют всю конструкцию. Это недопустимо для домашней перегонной системы.

Царгу нужно рассчитывать вместе с насадкой. В домашних условиях принято использовать насадки, у которых общая площадь контактной поверхности не превышает 4 м²/литр. Конечно, можно использовать насадки с большей контактной площадью, но это лишь позволит поднять разделительную способность колонны, однако, снизит общую производительность.

По своим размерам спирально-призматическая насадка должна быть меньше диаметра колонны в 12 раз.

Опытные самогонщики рекомендуют держать наготове насадки с разными характеристиками, чтобы использовать их в зависимости от ситуации. Так, для получения крепленого самогона лучше всего поставить в колонну медные кольца высотой до 10 мм. В этом случае медь будет эффективно забирать из спирта сернистые соединения.

При подборе царги следует помнить о том, что даже минимальное изменение диаметра колонны серьезно повлияет на параметры производительности.

Что касается высоты трубы, то она должна укладываться в параметры от 1 до 1,5 м. Высота будет меньше, то сивушные масла будут проникать в отбор. В то же время, при увеличении высоты трубы увеличивается время перегона, но никак не разделяющая способность системы. То есть, увеличивать высоту ректификатора не имеет смысла.

Расчет объема куба

Для повышения отбора качественного спирта и недопущения переполнения царги сивухой, спирт-сырец следует заливать в куб не более 20 объемов насадки. В среднем куб заполняют на 2/3 объема. Это значит, что при диаметре царги в 50 мм нужно использовать куб объемом от 40 до 80 литров. Если диаметр трубы 40 мм, то достаточно куба объемом от 30 до 50 литров.

Расчет теплового источника

Многие люди думают, что если самогонный аппарат можно грет на газовой или обычной электрической плите, то ее можно использовать и для нагрева ректификационной колонны. Это далеко не так. Дело в том, что ректификация сильно отличается от обычного процесса дистилляции. Если процесс получения дистиллята допускает скачки тепла, то при ректификации мощность нагрева должна правильно регулироваться. Поэтому не подойдут ни газовая, ни электрическая, ни индукционная плита.

Идеальный вариант: установка внутрь перегонного устройства тэна необходимой мощности с регулятором выходного напряжения для точной настройки.

Что касается мощности тэны, то для нагрева 50 литрового куба нужно 4 кВт энергии, для 40 литров 3 кВт, для 30 л 2 кВт.

Тэн нужно грамотно установить в кубе, чтобы его нагрев не вызывал кипение браги и спирта-сырца. Чем выше стоит тэна, тем меньшая мощность ему требуется чтобы вызывать кипение содержимого куба. При увеличении глубины погружения растет мощность, необходимая для закипания.

Расчет дефлегматора

Мощность дефлегматора во многом определяется типом ректификационной колонны. Если планируется построить колонну с жидкостным отбором, то мощность дефлегматора должна соответствовать номинальной мощности всей колонны. Чаще всего в такой конструкции применяется холодильник Димрота, у которого утилизационная мощность равно 5 Ватт на 1 см² площади.

При создании ректификационной колонные с забором, установленным выше дефлегматора, то мощность последнего не должна превышать 2/3 мощности колонны. В этом случае, можно отказаться от Димрота и применить «рубашечник», у которого утилизационная мощность не превышает 2 Ватт на см­².

• Чтобы вычислить мощность дефлегматора для колонны диаметром 50 мм нужно номинальную мощность разделить на утилизационную: 1950/5=487 см².
• Исходя из полученных данных холодильник Димрота следует изготавливать из трубки 6х1 длинной, вычисляемой по формуле: 487/(0,6*3,14)=258 см. Учитываем запас и получаем длину трубки 3 метра.

Расчет прямоточного холодильника

В том случае, если прямоточник будет использовать в качестве дополнительного охлаждения, то следует выбирать самый простой и небольшой по размерам вариант. Его мощность не должна превышать 30% от мощности ректификационной колонны.

Прямоточный холодильник выглядит как прямая трубка между рубашкой царги и внутренней трубой. Длина трубки обычно не превышает 30 см.

Если один и тот же прямоточный холодильник будет использоваться не только для дистилляции, но и для ректификации, то в расчет следует брать не номинальную мощность колонны, а максимальный нагрев при дистилляции.

Минимальный диаметр трубки определяется минимальной скоростью и максимальным значением кинематической вязкости паров.

Рекомендованы следующие диаметры паровой трубы:

• При мощности в 1,5 кВт минимальный диаметр равен 8, а максимальный 9 мм.
• При мощности в 2 кВт минимальный диаметр трубы 9, а максимальный 12 мм.
• При мощности в 3 кВт минимальный диаметр 10,5, а максимальный 18 мм.

Как сделать ректификационную колонну?

Итак, мы имеем на руках все необходимые расчеты с чертежом, и потому можем приступать сборке ректификационной колонны.

Нужно приготовить следующие элементы ректификационного аппарата:

• Корпус.
• Дефлегматор.
• Насадку. Она может быть тарельчатой или спиральной.
• Тепловую изоляцию.
• Термометры.

Бак для спирта-сырца можно использовать от самогонного аппарата. Также можно не делать новый змеевик. Его можно взять от того же дистиллятора. Правильно рассчитанную и собранную колонну можно будет устанавливать на любой самогонный аппарат. Главное, чтобы объем бака был больше 20 литров. Если объем будет меньшим, то ректификационная колонна работать не будет.

Как сделать царгу своими руками?

Лучше всего ее делать из нержавеющей трубы. Идеальный вариант – пищевая сталь.

Специалисты советуют делать ее с несколькими сочленениями. В самой нижней части царги приваривается фланец, посредством которого она будет крепиться к крышке перегонного бака. Фланцевое соединение должно быть герметичным, поэтому нужно использовать прокладку. Желательно силиконовую. Пластиковые прокладки изменяют форму под воздействием температуры.

Фланец нужно приварить так, чтобы колонна стояла строго вертикально. Отклонение всего на половину градуса изменить качество продукта на выходе.

Отдельные части колонны лучше соединить клампами. Так, проще будет собирать и разбирать колонну.

Две нижние части царги – это просто трубы. В них будут установлены насадки для увеличения площади соприкосновения жидкости с паром. А вот верхняя часть довольно сложно устроена. В ней должны иметься следующие конструктивные элементы:

• Проточный холодильник.
• Отводной патрубок.
• Разъем для установки термометра.
• Воздушный клапан.

На проточный холодильник приходится половина верхней части колонны самый простой вариант – обмотать трубу медным змеевиком, но он не отличается хорошей эффективностью. Идеальный вариант – помещение внутрь трубы охладителя Димрота. В этом случае, дефлегматор будет превращать конденсат в пар до того момента, как он достигнет воздушного клапана в самой верхней точке ректификационной колонны.

Отводной патрубок следует установить ниже холодильника на пару сантиметров.

Насадка

Это одна из важнейших частей колонны. Она бывает 3-х типов: тарельчатая ситчатая и спиральная. Первый вариант намного эффективнее. Многие начинающие самогонщики изготавливают тарельчатую насадку из деталей, свободно продающихся в сети Интернет.

Ситчатую насадку сделать намного проще. Все что нужно: дрель, диски, и сверла небольшого диаметра, перегородки из нержавейки. Сверлим в перегородках отверстия разного диаметра и устанавливаем внутрь трубы.

Спиральную насадку самостоятельно не сделать, но зато ее можно легко купить в специализированном магазине.

Некоторые тематические форумы и сайты советуют использовать для создания спиральной насадки сеточки для мытья посуды, но делать этого не стоит. дело в том, что никто доподлинно не знает, из каких сплавов они изготавливаются. Это значит никто не может предсказать, что какие соединения получатся при контакте материала сетки с раскаленными парами спирта.

Теплоизоляция

При сборке колонны нужно не забыть защитить ее от тепловых потерь как минимум до нижней границы дефлегматора. В качестве утеплителя можно использовать такие материалы, как: пенополиуретан, пеноизол, фольгированные утеплители и др.

Собственно, остается только собрать все части вместе и произвести пробный запуск самодельной ректификационной колонны.

Заключение

Теперь читатель знает, как сделать колонну для домашней ректификации. Остается применить эти знания на практике и насладиться чистейшим продуктом.

Даже самая простая ректификационная колонна, несмотря на низкую скорость перегонки, позволит получить достаточно количество спирта как для употребления в чистом виде, так и для изготовления на его основе более благородных напитков.

Также не стоит забывать о том, что использование ректификационной колонны в качестве самогонного аппарата для получения самогона позволит получить на 30% больше продукта, чем из обычного дистиллятора. К тому же качество самогона будет значительно лучше.

Прямоточный холодильник своими руками чертежи. Каким будет холодильник для самогонного аппарата? Назначение, принцип работы, как сделать своими руками

Изготовление самогона для некоторых наций стало настоящей традицией. Этот напиток можно отнести к культурным ценностям конкретных этнических групп. Кроме того, он отразился на политической ситуации в стране. При этом необходимо сказать о том, что холодильник для самогонного аппарата, который играет ведущую роль в процессе изготовления, за все свое время претерпел множество изменений и модификаций, отразившихся на итоговом качестве продукта.

Назначение

Данное устройство необходимо для того, чтобы остужать пары браги, которые переходят в жидкое состояние. Именно так и получают готовый продукт. Учитывая это, холодильник для следует делать таким, чтобы повысить производительность всего устройства и при этом не испортить качество жидкости. Стоит отметить, что конструкций таких изделий очень много, и при их выборе стоит ориентироваться на личные предпочтения и наличие имеющихся материалов.

Конструктивные особенности

Описывать все варианты изготовления таких узлов самогонного аппарата не имеет смысла. Дело в том, что их настолько много, что порой очень трудно определиться с конкретной моделью. Поэтому, создавая холодильник для самогонного аппарата своими руками, стоит обратить внимание на самые распространенные конструкции, которые не только эффективны, но и просты в изготовлении. Проще всего использовать обычный змеевик, который помещают в специальную емкость с подводом холодной воды. Именно такие изделия используют профессионалы в данной области, и именно они зарекомендовали себя не только у нас в стране, но и за рубежом.

Преимущества такой конструкции

Прежде всего, стоит упомянуть, что, создавая холодильник для самогонного аппарата своими руками, люди стараются получить максимально эффективное устройство, которое прослужит много лет. Именно это и обеспечит данное изделие.

• Такая система охлаждения самая эффективная и дает возможность повысить выход готового продукта.
• Подобную конструкцию можно использовать как в горизонтальном, так и в вертикальном положении. Это позволяет вносить изменения в технологический процесс прямо в момент варки, используя как вертикальный самотек жидкости, так и подачу под давлением в горизонтальном положении.
• Небольшие габариты таких охладителей делают прибор компактным и удобным как для хранения, так и для перевозки.

Материалы изготовления

Считается, что лучше всего делать холодильник для Этот материал обладает самой лучшей теплопроводимостью и практически не влияет на качество готовой продукции. Некоторые специалисты утверждают, что медные охладители могут изменить вкус итогового продукта из-за процесса окисления. Однако именно этот материал позволит получить экологически чистый самогон, поскольку не вступает в химические реакции и отлично ведет себя в данной среде.

Также можно сделать холодильник для самогонного аппарата из нержавейки. Однако тогда продукт может иметь специфический привкус и значительно снизятся показали теплоотдачи.

Чертежи

Типовые чертежи самогонного аппарата обычно рассчитаны на определенный объем продукта. Это важно принимать во внимание, выбирая конкретную модель. Не стоит брать эскизы разных узлов из других проектов, объединяя их. Каждый конкретный аппарат является полностью сбалансированным устройством, которое имеет оптимальные параметры и готово к работе.

Создавая чертежи самогонного аппарата, холодильнику нужно уделить особое внимание. Важно правильно рассчитать диаметр и длину змеевика, чтобы не только избежать лишнего выхода ценных паров, но и не допустить попадания браги в готовый продукт. Специалисты в таких случаях рекомендуют использовать стандартные расчеты, по которым длина трубы змеевика должна быть около двух метров, а ее диаметр — шесть миллиметров.

Необходимые материалы

• Прежде всего, потребуется медная труба длиной 2 метра. Ее диаметр не должен превышать 6 мм, а толщина стенок — 1 мм. Некоторые мастера советуют приобретать изделие из специального металла, который предназначен для работ с пищевыми продуктами. Если делается холодильник стеклянный для самогонного аппарата, то необходимый материал можно купить в специальном магазине.
• Также потребуется обрезок нержавеющей трубы длиной 200 мм и диаметром 17 мм. Из нее будет изготавливаться корпус холодильника.
• Два резьбовых соединения, которые будут монтироваться на медный змеевик. К ним и нужно подключать сам аппарат.
• Два резьбовых соединения для крепления на корпус из нержавейки. Через них будет осуществляться подвод воды.
• Два металлических круга из нержавейки, которые нужны для создания крышек на холодильник. Поэтому их диаметр должен быть не менее 75 мм.

Инструмент

Определяясь с тем, как сделать самогонный аппарат своими руками, необходимо понять, что для работы может потребоваться специальный инструмент и навыки обращения с ним. Носить детали к специалистам обычно не принято, поскольку такая работа может вызывать массу вопросов. Для изготовления потребуется следующее:

• сварочный аппарат;
• сверлильный станок или дрель;
• сверло диаметром восемь миллиметров;
• приспособление для сгибания труб или шаблон необходимого диаметра.

Создание змеевика

Прежде всего необходимо скрутить медную трубу в змеевик. Во многих инструкциях, рассказывающих, как сделать холодильник для самогонного аппарата, рекомендуется для данных целей использовать специальные приспособления, которые существенно облегчают работу. Нужно создать спираль такого диаметра, чтобы она влезала в трубу для чехла, и между изделием и стенками оставалось пространство.

В независимости от того, делается ли прямоточный холодильник для самогонного аппарата или прибор другой конструкции, нужно создать такое количество витков, чтобы спираль поместилась в корпус. Учитывая, что в нашем случае его длина составляет 200 мм, количество витков должно быть таким, чтобы готовый змеевик не превышал 180 мм.

Изготовление охладителя

Когда делают холодильник для самогонного аппарата из нержавейки, очень важно правильно подобрать электроды для сварочного аппарата. Дело в том, что необходимо вставить змеевик в корпус, который предполагает фиксацию с медью.

• В самом корпусе важно сделать два отверстия с разных сторон. Это необходимо для того, чтобы подвод и отвод воды осуществлялся равномерно. К ним приваривают на которые впоследствии надевают шланги с охлаждающей жидкостью.
• Когда вставляют змеевик в корпус, то его фиксируют при помощи торцевых крышек. В них заранее проделывают отверстия по диаметру трубы спирали. Лучше всего, если они будут располагаться не по центру, а немного смещаться в сторону.
• Крышки приваривают по периметру к корпусу, а сам змеевик паяют с применением сварочного аппарата или паяльника. В итоге должна получиться герметичная конструкция с медным змеевиком внутри.
• На заключительном этапе к медной трубе крепят резьбовые соединения, одно из которых будет подключаться к самогонному аппарату, а через второе станет выходить готовый продукт.
• Перед тем как использовать охладитель для варки, его стоит заранее проверить с применением горячей воды. При этом не стоит создавать большого давления, поскольку для работы этого не потребуется.

• Лучше всего использовать сухопарники и холодильники для самогонных аппаратов в паре. Так повышается качество готового продукта, а при применении дополнительных ингредиентов можно придать готовому продукту свой особый вкус или аромат.
• Не стоит изготавливать змеевик из материалов, которые уже были в употреблении. Обычно медные трубы служат для работы с вредными химическими элементами, и на них может оставаться специфический осадок. Считается, что отлично подойдут новые водопроводные трубы, которые в последнее время продаются практически во всех строительных магазинах.
• Изготавливая охладитель, стоит сразу продумать и модель сухопраника. Это изделие позволяет очищать продукт, и во многих производствах алкогольной продукции он просто незаменим.
• Некоторые мастера предпочитают изготавливать металлический корпус охладителя с крышками на резьбе, которые имеют специальные уплотнители для герметичной фиксации трубы змеевика. Подобный подход позволяет получить красивое и сложное по своей конструкции изделие, которое, однако, не оправдывает затраты, вложенные в него. В вертикальных проточных холодильниках вообще нет верхней крышки, а со своей задачей они справляются на сто процентов, не уступая более модернизированным агрегатам.
• В некоторых странах изготовление самогона считается нарушением закона и грозит как штрафом, так и тюремным заключением. Поэтому прежде чем приступать к работе, стоит уточнить данный момент и оценить риск.
• Обычно холодильник со змеевиком считается самой важной деталью самогонного аппарата. При этом он может быть и самым дорогим по стоимости изготовления узлом. Именно его труднее всего найти в свободной продаже. В некоторых семьях подобные устройства передаются от родителей детям и уже стали настоящей реликвией.
• Важно упомянуть о том, что при желании можно значительно упростить и предложенную конструкцию. Однако для змеевика стоит использовать именно медь, хотя материал изготовления корпуса практически не имеет значения.

Вывод

Изучив материал о том, как сделать самогонный аппарат своими руками, можно прийти к выводу, что такие изделия не отличаются большой сложностью и замысловатой конструкцией. Однако к данному процессу нужно подходить очень ответственно, детально ознакомившись с разными моделями и способами варки. Некачественно приготовленный продукт не только не будет отвечать всем необходимым требованиям, но и может сильно навредить здоровью человека.

Чтобы изготовить прямоточный холодильник для самогонного аппарата своими руками не потребуются какие-то определенные инструменты, а сама процедура займет немного времени. Это необходимый элемент даже для самой простой системы самогоноварения. Так как он компактный, то занимает мало места, и его проще хранить. Сделать такой конденсатор очень просто.

Самый экономичный вариант — охладитель, который изготавливается из полипропиленовой трубы и фитингов. Такие материалы можно без труда приобрести в каждом строительном магазине. Для этого потребуется:

• медная трубка;
• полипропиленовая труба;
• тройник, переходящий на резьбу;
• муфта, заглушка и штуцер;
• ФУМ-лента.

От трубы необходимо отрезать небольшой кусок — это будет кожух. В конце трубы с одной и другой стороны потребуется насадить тройники. Затем тройник понадобится поставить в воду, которая кипит, и подержать пару минут. Насадить деталь на трубу, при этом, не давая ей остыть. Аналогичным способом можно надеть и муфту.

После этого по — середине заглушек нужно сделать дырку для медной трубки. Нагреть муфты и установить туда заглушки. В тройники вкрутить штуцеры, а резьбу сделать плотнее с помощью ленты. Срезать медную трубку таким образом, чтобы она могла выступать на несколько сантиметров со всех сторон кожуха. Трубку потребуется вставить между дырками в заглушках, щели заделать герметиком. Холодильник готов к применению. С кубом для перегона можно соединить силиконовым шлангом.

Как правильно подобрать требуемый размер для холодильника

Подходящий размер – это когда длина кожуха составляет 500-600мм, а расстояние между трубками от 2 мм. При покупке материалов необходимо обратить внимание на толщину стенок трубы: надо, чтобы внутренний диаметр совпадал с диаметром трубы. Толщина стенок также играет важную роль. И чем она меньше, тем лучше. Не советуется приобретать трубку, стенки которой толще, чем 1 мм.

Вода должна течь навстречу пару. Ее нужно подключать с иной стороны от подключения пара.

Самое идеальное положение для рефрижератора – вертикальное, ведь в этом случае конденсат самогона сможет свободно течь вниз. К тому же, находясь в данном положении, у прямоточного охладителя будет максимальный большой коэффициент полезного действия, и не будет конденсатных пробок.

После того, как закончилась перегонка обязательно нужно чистить трубу. Это можно выполнять с помощью ершика, а можно просто помыть под напором горячей воды. Если этим не заниматься, то в трубке может появиться медный купорос, являющийся ядовитым веществом для организма.

Плюсы прямоточного холодильника

Большинство людей, которые пробовали качественный и натуральный алкоголь, будь это самогон, коньяк или настойки на их основе, рано или поздно задаются вопросом, каким образом можно приготовить что-то похожее самостоятельно. Если продумать потребности или же предпочтения, то вариантов имеется не так уж и много. Если говорить о процессе варения самогона, то здесь все просто, — это нагрев жидкости до испарения спиртов и охлаждение паров до состояния конденсации в жидкость.

Самогонный аппарат своими руками с рефрижератором прямого типа имеет ряд преимуществ. К видимым плюсам можно отнести простоту изготовления холодильника самостоятельно. Для работы не требуются дополнительные материалы. А также данным прибором легко пользоваться в дома.

Можно выделить такие преимущества холодильника:

• нет образований конденсатных пробок;
• легко регулируется температура;
• низкий расход воды и соответственно затраты на нее.

Также его легко транспортировать. К тому же, данный прибор не боится ударов и не поддается действию химических веществ в составе самогона.

Заключение

Изучив всю информацию об изготовлении прямоточного охладителя самостоятельно, можно сделать вывод, что данное изделие не отличается особой сложностью. Однако ко всему процессу необходимо подходить с особой ответственностью, детально ознакомившись со всеми нюансами и мелочами. Ведь некачественно приготовленный продукт может существенно навредить здоровью человека.

При создании самогонного аппарата встает ряд первостепенных вопросов, и один из них – это какой тип охладителя для него выбрать (змеевик или прямоточник) и как сделать устройство своими руками.

Прежде всего нужно определиться, чем в сущности является холодильник и какую функцию выполняет, какое имеет строение и принцип действия, как материал, из которого он изготовлен, влияет на его свойства и в чем конкретно разница между змеевиком и прямоточной моделью.

После этого, взвесив все за и против, можно приступать к изготовлению узла для конденсации пара, но для этого нужно вникнуть в вопрос более детально.

Холодильник для самогонного аппарата – это один из трех основных узлов в —устройстве самогонного аппарата— наряду с и —шлангами—.

Он располагается в конечной части системы, всегда после , ректификационной колонны или . Задачей холодильника является охлаждение паров с целью их конденсации до жидкого состояния для последующего отбора из системы, что является конечным этапом .

Устройство и принципы работы

Существует две основные схемы устройства холодильника для самогонного аппарата. Первая предполагает прохождение пара по закрученному в спираль паропроводу – змеевику, при этом он расположен внутри емкости, заполненной охладительной жидкостью – водой.

К сильным сторонам этого типа относятся:

• Компактный размер.
• Возможность отказа от проточной воды при достаточно большом объеме охладительной емкости.

Вторая предполагает наличие прямого паропровода и прилегающего к его поверхности кожуха, внутри которого циркулирует холодная проточная вода. Преимуществами этого типа являются:

• Отсутствие конденсатных пробок, приводящих к перепадам давления в системе, что приводит к усиленному закипанию браги и, как следствие, брызгоуносу. Эта проблема характерна для змеевика.
• Высокая скорость изменения температуры в охладительном кожухе, проще и быстрее регулировать интенсивность конденсации.
• Более высокая эффективность, определяющая меньший расход воды для достижения одинакового результата в сравнении со змеевиком.

В основе принципа действия любого охладителя лежит теплообменный процесс. Горячий пар, по большей части состоящий из этанола и воды, попадая в трубку холодильника, соприкасается с его стенками, которые имеют более низкую температуру, чем он сам.

В результате температура пара начинает падать, а спирт и вода начинают конденсироваться, при этом трубка начинает наоборот нагреваться. Чтобы поддерживать низкую температуру трубки, которая является необходимым условием быстрой конденсации, с другой стороны ее омывает проточная холодная вода, отбирающая полученное от пара тепло.

Выбор материала для холодильника

Как первый, так и второй тип охладителя для самогонного аппарата можно изготовить своими руками. И так как в нем происходит теплообменный процесс, наилучшим материалом для этих целей является медь, обладающая высоким уровнем теплопередачи.

Главным альтернативным материалом является пищевая нержавеющая сталь, которая хоть и уступает по теплопроводности, но обладает более высокой химической инертностью, большей износостойкостью и стоит несколько дешевле.

Не рекомендуется использовать алюминий, имеющий хорошую теплопередачу, доступную цену и относительную легкость обработки из-за его свойства активно окисляться, что неминуемо приведет к попаданию окислов алюминия в самогон.

Большую популярность в изготовлении охладителей приобретают металлопластиковые трубы, которые подходят для изготовления как змеевика, так и прямоточника. Главное условие – полимерная часть должна быть из химически инертного материала.

Стеклянный холодильник для самогонного аппарата как первого, так и второго типа практически невозможно изготовить в домашних условиях, такое изделие проще купить готовым, тем более, что цена на этот материал более чем умеренная.

При этом пользоваться им нужно очень аккуратно ввиду хрупкости, зато стекло обладает абсолютной химической инертностью, а также позволяет наблюдать за происходящим внутри узла, что способствует более качественной регуляции процесса перегонки самогона.

Как сделать прямоточный холодильник для самогонного аппарата своими руками

Изготовление охладителей из полимерных материалов и металлических элементов на критически важных участках приобретает все большую популярность из-за сочетания хорошей функциональности, умеренной стоимости и относительной легкости в изготовлении, особенно в сравнении со сварными моделями.

Так для холодильника из полипропиленовой трубы и фитингов, который обойдется примерно в 10$, понадобятся такие материалы:

Процесс изготовления протекает следующим образом:

При обустройстве всех соединений нужно не забывать использовать герметик. А о том, как изготовить , который является альтернативным типом охладителя, можно узнать в отдельной статье.

Мелкие тонкости

• Оптимальной длиной для металлического прямоточника, используемого на небольшом самогонном аппарате с кубом 25-30 литров, является 50-60 см.
• Чем тоньше стенка медной трубы, тем быстрее тепло переходит в охладительную жидкость, поэтому толщина в 1 мм является предпочтительной.
• Односторонний зазор между трубой и кожухом должен быть не менее 1-1.5 мм.
• При подборе полипропиленовой трубы стоит обратить внимание на толщину ее стенки, чтобы выдержать внутренний зазор. Так, у трубы с внешним диаметром 20 мм, стенка толщиной 3.5 мм, что определяет внутренний диаметр в 13 мм. У 25 мм полимерной трубы, толщина стенки 4.2 мм, что соответствует внутреннему диаметру в 16.6 мм. Изделие подбирается в соответствии с медной трубкой и ее габаритами.
• Более эффективная работа охладителя предполагает движение пара навстречу потоку воды, поэтому входным патрубком в холодильнике должен быть тот, который дальше от входного патрубка с паром.
• Пространственное расположение холодильника должно быть таковым, чтобы конденсат свободно стекал в емкость для сбора. Это либо вертикальное расположение, либо диагональное. Таким образом охладитель работает с высокой эффективностью и защищен от образования конденсатных пробок.
• Медная трубка должна очищаться после каждой перегонки, например ершиком и горячей водой, иначе под воздействием окислительных процессов начнет образовываться токсичный медный купорос.

Выбор холодильника для самогонного аппарата должен основываться на его мощности. Это касается как конструкционных особенностей узла, так и выбора материала.

Оптимальным вариантом для любого самогонного аппарата продолжает оставаться прямоточный холодильник с медным теплообменным элементом, при этом кожух такого охладителя можно изготовить из водопроводной или канализационной трубы для экономии средств.

Главной альтернативой остается пищевая нержавеющая сталь, имеющая огромный амортизационный ресурс и высокую химическую инертность, но ее сложно обрабатывать, в результате чего самостоятельное изготовление достаточно сложное и требует как навыков, так и специального оборудования.

Домашние винокуры всегда в поиске новых рецептов алкоголя, а так же всегда думают о совершенствовании своего оборудования. Одним из таких апгрейдов является модернизация системы охлаждения самогонного аппарата.

Автономная система охлаждения для самогонного аппарата это мечта, которую хотят воплотить в реальность многие любители изготовления крепких алкогольных напитков. В домашних условиях изготовить такую систему под силу многим, для этого нужны небольшие вложения умение работать отверткой, минимальные знания электрики. Система работает с любым аппаратом от старого дедушкиного до ректификационной колонны.

Что даст такая система, оправдана ли она?


Плюсы автономной системы:

1. Расход воды практически отсутствует, что особенно актуально в наше время, рост тарифов ЖКХ. В автономке нужно лишь один раз заполнить систему. Смену воды можно делать после каждой ректификации, дистилляции или реже – раз в месяц, а то и больше.
2. Постоянное давление воды в системе, нет скачков как в некоторых водопроводных магистралях.
3. Отпадает нужда в утилизации воды, особенно это актуально в частном доме, где стоит септик. За одну ректификацию может расходоваться несколько кубометров воды.
4. Оборудование самогонщика можно установить в любом месте, где нет водоснабжения и канализации. К примеру в гараже, на балконе, подвале и.т.д.
5. Бывают случаи когда в квартире или доме отключают воду, в нашем случае такой ситуации не случится.
6. В зимнее время установив радиатор на улице, вентилятор можно не включать, за счет минусовой температуры вода будет охлаждаться сама.

Есть конечно и минусы такой системы:

1. Автономная система охлаждения потребляет электрическую энергию, а она стоит не дешево. Стоит сказать, что потребление автономки 50-200 Вт. В зависимости от мощности вентилятора и какой мощности используется насос.
2. Отвод тепла от радиатора. Решается установкой агрегата на улице или используется как дополнительное отопление помещения.
3. Шумность.
4. Цена оборудования. Насос, радиатор и вентилятор стоят довольно дорого.

Состав и принцип действия автономного охлаждения:

1 – перегонный куб самогонного аппарата

2 – холодильник (дефлегматор) самогонного аппарата

3 – радиатор охлаждения, где горячая вода охлаждается в змеевике при помощи обдува вентилятора.

4 – бак с охлаждающей водой, подойдет любая ёмкость бак или канистра

5 – насос качающий воду по контуру «емкость – колонна – радиатор охлаждения – емкость», для насоса можно использовать регулятор, который будет ограничивать скорость подачи охлаждающей жидкости.

На рисунке показан принцип работы автономной системы: охлаждающая жидкость из бака при помощи насоса поступает в холодильник аппарата и конденсирует пары спирта, затем нагретая вода поступает на нижний вход радиатора и через верхний патрубок, охлажденная вентилятором до температуры окружающей среды, возвращается в емкость и так по кругу циркулирует.

Как собрать автономное охлаждение своими руками

В качестве радиатора можно взять автомобильный радиатор или использовать воздушный конденсатор от холодильного оборудования, так же в домашних условия делают автономку из внешнего блока кондеционера. Чем больше размер радиатора, тем больше площадь охлаждающей поверхности и соответственно он больше будет утилизировать тепла.

Радиатор необходимо отмыть если он Б/У, выпрямить ножом все вмятины. Вокруг можно изготовить защитный корпус из тонкого металла, и соорудить деревянную подставку на колесиках, которые продаются в мебельных салонах. Конструкция должна быть устойчивой, так как работающий вентилятор создает сильный поток воздуха.

В качестве обдува можно использовать не мощные микродвигатели, бытовые вентиляторы, куллеры охлаждения от компьютерной техники. Воздушные конденсаторы продаются в комплекте с вентилятором, защитной решеткой и крыльчаткой. В некоторых случаях понадобится регулятор вращения двигателя для снижения обдува. Есть специальные устройства которые регулируют скорость вентилятора и поддерживают заданную температуру, но это ведет к удорожанию конструкции в разы.

Насос для автономной системы охлаждения можно приобрести в магазинах отопления, подойдет любой циркулярный насос для воды, но тихо работает и рассчитан на длительное время работы. Часто в устройстве автономного охлаждения применяются небольшие аквариумные китайские насосы по доступной цене. Но такой насос имеет два недостатка: 1 – очень громко шумит, 2 – питание 12 или 24 вольта, что предусматривает дополнительный блок питания в конструкции. Для насоса может также понадобится регулятор, который увеличивает или уменьшает скорость подачи воды в системе

Змеевик – это обязательная часть самогонного аппарата, предназначенная для конденсации паров спирта за счет отвода тепла водой или воздухом через стенки. Несмотря на сложное определение любой желающий может смастерить змеевик в домашних условиях. Самодельный вариант будет работать не хуже магазинных аналогов. Мы рассмотрим теорию и практику изготовления.

Параметры змеевика:

1. Материал.
Самый важный фактор, влияющий на безопасность и вкус самогона. Материал змеевика не должен вступать в реакцию со спиртом или быть токсичным, но при этом иметь достаточную теплопроводность для конденсации паров спирта.

Учитывая требования, можно сделать змеевик из меди, алюминия или нержавейки. Подходящим материалом также является стекло, правда, проще купить готовый стеклянный змеевик в магазине химреактивов, чем самому изготовить что-то подобное.

Самая лучшая теплопроводность у меди, но многие самогонщики считают её токсичным материалом, на самом деле это не так. Например, уже несколько веков весь крепкий алкоголь французы перегоняют в аламбиках – специальных медных дистилляторах, и пока еще никто не отравился. На втором месте по теплопроводности алюминий (хуже меди в 1.6 раза), зато он сравнительно дешев, доступен и прост в обработке. Змеевики из нержавеющей стали уступают медным в 3-4 раза, к тому же не всегда известна точная марка нержавейки, а для самогоноварения подходят только пищевые, которые выдерживают высокую температуру и не вступают в реакцию со спиртом.

Медные змеевики самые эффективные

2. Размеры.
Чем длиннее трубка, тем больше площадь контакта паров с водой (лучше охлаждение), но при этом возрастает гидравлическое сопротивление (снижается скорость перегона). Правильная длина змеевика в самогонном аппарате (самой трубки до завивания) – 1.5-2 метра.
Чем больше сечение (внутренний диаметр) трубки, тем больше площадь контакта и ниже сопротивление. Рекомендую использовать трубку внутренним диаметром 8-12 мм.

Небольшая толщина стенки змеевика повышает теплопроводность, улучшая конденсацию, но слишком тонкие трубки сложны в обработке и эксплуатации, поскольку очень хрупкие. К тому же при соприкосновении двух сред, в нашем случае сконденсировавшегося спирта и пара, теплопроводность резко падает независимо от размеров и материала стенки. Оптимальная толщина трубки змеевика – 0.9-1.1 мм.

3. Ориентация в пространстве.
Змеевик можно расположить вертикально, горизонтально или наклонно. В самогоноварении желательно использовать вертикальную схему подключения, при которой сконденсированный дистиллят стекает самотёком и не создает дополнительных препятствий движению пара.

Вертикальные змеевики бывают восходящими (пар идет снизу вверх) и нисходящими (сверху вниз). Для минимального сопротивления нужно подавать пар сверху.

4. Система охлаждения.
Змеевики охлаждают водой, льдом и воздухом. Последние два варианта менее эффективны и требуют сложных конструкций, поэтому дальше их рассматривать не будем. Водяные системы охлаждения бывают открытыми – работают на проточной воде, и закрытыми – резервуар сразу наполняют нужным количеством воды. Конструкция закрытых систем проще, но охлаждают они хуже, зачастую на выходе самогон получается теплым, а через пару часов перегонки даже горячим.

В открытых системах циркуляция воды намного лучше охлаждает змеевик, самогон получается холодным. К тому же в проточных конструкциях используется меньший по объему резервуар емкости для воды, вследствие чего аппарат получается компактнее.

Правильно подавать воду снизу, а выводить сверху. Для нормального охлаждения вода должна двигаться навстречу самогону, иначе нижняя часть змеевика будет плохо охлаждаться. Эта схема называется «режимом противотока».

Технология изготовления змеевика

Понадобится медная, алюминиевая, латунная или трубка из нержавейки длиной 1.5-2 метра, сечением 8-12 мм и толщиной стенки 0.9-1.1 мм. Заранее советую найти корпус (резервуар) для установки змеевика. От размера корпуса зависит диаметр навивки трубы. Например, подойдет пластиковая канализационная труба диаметром 75-80 мм. Для эффективного охлаждения змеевик должен занимать не менее 15-20% объема резервуара.

Установленный в корпус змеевик называется холодильником самогонного аппарата, чертеж показан на фото.

Последовательность:

1. Плотно набить трубку сухим сыпучим материалом, например, речным песком или содой, чтобы металл не сплющился при завивании. В крайнем случае, можно наполнить трубку водой и заморозить.

2. На концы трубки набить деревянные чопики (колышки). Альтернативный вариант – запаять или плотно зажать. На один конец желательно приварить гайку.

3. Намотать трубку на любой гладкий предмет с ровным круглым сечением нужного диаметра (в примере 35 мм) с шагом между витками 12 мм.

4. Освободить концы змеевика, высыпать песок, промыть проточной водой.

5. Установить на корпусе охладителя патрубки для подачи и отвода воды.

6. Поместить змеевик в корпус, сверху и внизу установить заглушки, герметизировать все соединения суперклеем или другим способом.

Готовый металлический холодильник

Медный прямоточный холодильник. Правила изготовления змеевика: диаметр трубки, материал, расположение

Получение самогона для собственного употребления законом не преследуется. Выгонка самогона и этилового спирта отличаются особенностями процесса. В домашних условиях невозможно получить конечный продукт крепостью выше 70 градусов. В ректификационной колонне получают этиловый спирт. Получение этилового спирта из браги основано на температуре кипения этанола 78,4°. Все остальные ингредиенты браги кипят при более высокой температуре. Применив холодильник для самогонного аппарата в качестве конденсатора паров, получают алкогольный продукт высокой крепости.

Испарителем может быть герметично закрытая ёмкость, в которой происходит контролируемое нагревание первичного продукта, содержащего 12-15% этанола. Пары поднимаются над поверхностью и вытесняются избыточным давлением в камеру, где происходит конденсация и охлаждение полученного продукта.

Чтобы получить самогон необходимо создать условия для конденсации и испарения. Значит, конденсатор представляет собой теплообменник. Чтобы времени для процесса было достаточно, проход паров этанола должен быть растянут по времени. Поэтому лабиринт для прохода пара выполняют в виде спирали. Тепло через стенки спирали отдаётся в полость, где смонтирован змеевик. Обычно это трубка с проточной водой. Змеевик в трубке представляет собой прямоточный холодильник для самогонного аппарата. При этом газовая смесь поступает сверху, а вода подаётся в нижний штуцер устройства.

Пример народной смекалки, как сделать холодильник для самогонного аппарата:
В одном сельском доме довелось наблюдать, как хозяйка гнала самогон. На ведёрную кастрюлю она укрепила решётку для пароварки, на неё поставила глубокую чашку. Сверху водрузила эмалированный чистый таз со снегом. Место стыка обмазала густым тестом. Понемногу топила печь и подкладывала в таз снег. Часа через полтора разобрала аппарат и вынула полную чашку самогона. То, что осталось в кастрюле, скормила свиньям. Чашка не мешала пару проходить вверх и конденсироваться на поверхности тазика.

Условия получения качественного самогона

Правильно собранный самогонный аппарат непременно герметичный. Отверстие для выхода одно, для готового продукта. Так как процесс идёт в закрытом пространстве с образованием избыточного давления и при температуре кипения, требуются приборы контроля. Но эффективность работы установки, крепость полученного продукта зависят от применяемого охладителя.

Нельзя форсировать температурный режим. Процесс перегонки следует вести с осторожным повышением давления по мере извлечения из бражки этанола. Но 93° — является предельной температурой отгона. То есть бражка не должна кипеть.

Первая порция полученного продукта содержит вредный для организма ацетон и летучие фракции с температурой кипения меньше, чем у этанола. Её необходимо уничтожить. В дальнейшем отбор продукта следует вести до поры, пока он горит синим пламенем, налитый в ложку. Самогон с низким содержанием этанола не горит, но зато содержит много сивушных масел, вредных для организма.
Чтобы сделать полный отбор качественного продукта из самогонного аппарата следует отрегулировать подачу воды для холодильника так, чтобы рубашка снаружи была холодной, а самогон выходил прохладным.

Холодильник для самогонного аппарата своими руками

Перед вами аппарат собранный своими руками с применением кастрюли скороварки.

Холодильник может быть выполнен из трубки, скрученной в спираль и помещенный в трубу большего диаметра. Аппарат должен иметь два штуцера для подключения воды, входное соединение со змеевиком испарителя и штуцер на выходе.

При этом все соединения выполняют с уплотнением, материалы изготовления змеевика:

• медная трубка;
• алюминиевая трубка;
• готовая спираль из нержавеющей стали;
• латунная трубка.

Эти материалы имеют хороший коэффициент теплопередачи, что важно, и не вступают в реакцию со спиртовой смесью. Созданный змеевик охлаждается за счёт передачи тепла в окружающее пространство, заполненное проточной водой. Иногда бывают холодильники с воздушным охлаждением.

От конструкции змеевика, его сечения и количества витков зависит конечный результат процесса дистилляции. При изготовлении спираль подбирается опытным путём. Можно изготовить холодильник для самогонного аппарата своими руками, пользуясь любым проверенным чертежом.

Собирая прибор нужно учесть, при водяном охлаждении наклонное положение змеевика создаёт дополнительное сопротивление проходу пара. Поэтому необходимо отрегулировать положение наклона так, чтобы жидкость на выходе была прохладной. При этом будет исключён пролётный пар. Но угол наклона влияет на производительность аппарата.

Можно ли использовать стеклянный холодильник для самогонного аппарата

Эффектно использовать в качестве перегонного аппарата лабораторный прибор из стекла. Красивая установка с холодильником ручной выдувки не только выполнена с учётом термодинамики, стекло является нейтральным материалом. Применив стеклянный холодильник для самогонного аппарата, или холодильник Грэхема, получим:

• высокое качество конечного продукта;
• возможность использовать специальные шлифованные соединения;
• визуально наблюдать за процессом перегонки.

Однако стеклянная химическая посуда хрупкая, обращаться с ней нужно бережно. Необязательно пользоваться полным аппаратом для перегонки. Достаточно использовать штатив для закрепления холодильника, а подводку собрать с помощью медицинских шлангов и резиновых пробок. Использовать резиновые изделия для подключения парогазовой смеси нельзя, в продукте появится неприятный привкус.

Способ перегонки, используемый в домашних условиях, отличается от получения этилового спирта методом ректификации.

Холодильник для самогонного аппарата

Следует рассматривать очень подробно. Материал должен быть доступным к обработке, практичным в использовании и обязательно инертным — не вступающим в реакцию со спиртом и его соединениями. Также большое значение имеет теплопроводность материала, которая напрямую влияет на скорость охлаждения горячих паров. На выбор можно поставить несколько видов материалов, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки.

Медная трубка

Наиболее популярным материалом для изготовления змеевика самогонного аппарата является медь. Она имеет высокую теплопроводность и является очень мягким металлом, который легко гнется. Для сворачивания медной трубки в змеевик ее не нужно предварительно нагревать, если только радиус изгиба не меньше пяти номинальных диаметров самой трубки. С другой стороны, такие змеевики не являются химически нейтральными, хотя сама медь и не вступает в реакцию со спиртом. При контакте с кислородом на поверхности медной трубки образуется тонкий налет медного оксида, который неизбежно попадает в продукт перегонки, хоть и в очень малых дозах.

Нержавеющая сталь

Коррозиестойкая сталь позволяет получать более чистый конечный продукт, но она более сложна в обработке. Если змеевик из более мягкого металла можно согнуть, что называется, голыми руками, то для обработки нержавеющей трубки потребуется газовая горелка, трубогиб или специальный радиальный шаблон. Кроме того, змеевики из нержавеющей стали являются наиболее тяжелыми.

Змеевик из стекла

Стекло в качестве материала для змеевика самогонного аппарата используется реже всего, хотя и обеспечивает абсолютную чистоту спирта после перегонки. Изгибать стекло нужно только в специальной стеклодувной мастерской, иначе в изогнутой трубке обязательно появятся места локального напряжения, что приведет к самопроизвольному разрушению змеевика даже без механического или температурного воздействия. Кроме того, стекло имеет значительный недостаток при соединении змеевика с другими элементами аппарата: на нем нельзя нарезать резьбу или установить плотный стягивающий хомут.

Капроновая или полиэтиленовая труба

Хорошей альтернативой при выборе материала для охладителя самогонного аппарата может стать трубка, используемая для монтажа систем отопления типа «теплый пол». Главное достоинство такого материала — его дешевизна и простота обработки, хотя ее и нужно проводить с особой осторожностью. Капроновые и полиэтиленовые трубки считаются химически нейтральными, не вступают в контакт с большинством известных растворителей. Основной недостаток этих трубок — высокая упругость, из-за которой змеевик плохо держит форму, поэтому его закрепляют к каркасу, чаще всего — проволочному.

Змеевик является важной частью самогонного аппарата. В нём происходит охлаждение и конденсация спиртовых паров. В этой статье будет описано, как сделать охладитель и змеевик для самогонного аппарата своими руками. Какой выбрать материал и размер трубки, каким способом лучше охлаждать.

Изготовление змеевика

Материалы

Первым делом нужно определиться с материалом. Он не должен вступать в реакцию со спиртом или выделять токсины. При этом он должен обладать теплопроводимостью для эффективного охлаждения. В связи с этим можно выделить 5 подходящих материалов:

• медь;
• алюминий;
• нержавеющая сталь;
• металлопластик;
• стекло.

Многие считают, что медь плохо влияет на вкус алкоголя, но это в корне неверно. Недаром французские спиртные напитки перегоняются только через медные элементы. Главное — правильно следить за таким змеевиком и иногда отмачивать в растворе соды или лимонной кислоты, чтобы избавиться от налёта. К тому же из всех представленных материалов медь — самый теплопроводный, а, значит, охлаждает лучше других.

Вариант с алюминием дешевле
и проще в обработке. Однако со временем он окисляется, что приводит к разрушению змеевика и накоплению вредных веществ в организме. Так что если винокур все же решил использовать этот материал, изделие придётся периодически заменять.

Нержавеющая сталь для змеевика подходит только пищевая. Недостатком этого материала является большой вес и жёсткость. Придётся устанавливать для него дополнительную опору
, а для сгибания использовать инструменты. Последнюю проблему можно решить, используя гофрированную нержавеющую трубку.

Ещё один вариант — металлопластиковая трубка. Этот материал соответствует всем требованиям и легко гнётся. Но в то же время его упругость является и недостатком, так как змеевик быстро теряет свою форму. Решение проблемы — поместить изделие в контейнер соответствующего размера, который зафиксирует его положение.

Стеклянные спирали пользуется популярностью у профессионалов, так как дают возможность наблюдать и контролировать процесс. Однако изготовить такой змеевик в домашних условиях не представляется возможным в силу хрупкости материала.

Размер

Когда материал определён, следующим критерием становится размер змеевика. Длина трубки влияет на скорость охлаждения спирта. Чем длиннее — тем больше точек соприкосновения с охладителем. Однако если переборщить, производительность снизится. Поэтому оптимальной длиной
выпрямленной трубки считается 1.5−2 м. Диаметр должен быть 8−12 мм, а идеальная толщина стенок 0.9−1.1 мм. При такой толщине обеспечено хорошее охлаждение, и при этом змеевик не станет слишком хрупким.

Процесс изготовления

Теперь пора узнать как сделать змеевик. Из нержавейки он будет, из меди или из другого материала, — принцип останется тот же.

1. Для того чтобы в процессе сгибания не деформировать трубку, её следует набить сыпучим веществом и заткнуть с обоих концов. Для этих целей подойдёт песок, сода или соль.
2. После этого нужно найти гладкий предмет цилиндрической формы диаметром 30−35 мм, вокруг которого аккуратно намотать трубку. Расстояние между витками должно составлять около 12 мм. В зависимости от материала могут понадобиться инструменты.
3. Последний шаг — освободить концы трубки, высыпать наполнитель и промыть спираль проточной водой.

Выполнив эти несложные шаги
, можно получить рабочий змеевик не хуже покупных. Останется только позаботиться о системе охлаждения.

Охлаждение

Сделать охладитель для самогонного аппарата своими руками не так уж сложно. Охлаждение змеевика может происходить с помощью воздуха, льда или воды. Последнее — наиболее эффективно, а потому используется почти во всех самогонных аппаратах.

Змеевик можно поместить в ёмкость, наполненную холодной водой, которую необходимо менять время от времени, либо использовать конструкцию рубашечного типа с проточным охлаждением. Первый вариант экономнее, но охлаждает плохо, что негативно сказывается на качестве и количестве выходящего спирта, поэтому винокуры, как правило, предпочитают вторую конструкцию.

Так как сам контейнер, в который помещается спираль, не имеет прямого контакта со спиртом, его химические свойства не так важны. Его можно сделать из металлической или пластиковой трубы подходящего размера. Оба конца следует запаять крышками, оставив выходные отверстия для змеевика, куда из перегонного куба будет поступать пар и выходить готовый конденсат.

Внизу и вверху трубы необходимо проделать ещё два отверстия для циркуляции холодной воды. Она должна входить снизу, а выходить сверху, образуя противоток пару. Это обеспечит ровное и эффективное охлаждение. По той же причине холодильник следует располагать вертикально, чтобы не затруднялся поток конденсата.

Трубки с водой необходимо герметизировать. Для этого можно использовать фитинги. Некоторые предпочитают употреблять для этих целей обыкновенное тесто, однако его довольно сложно счистить после эксплуатации аппарата.

Несмотря на все преимущества проточного холодильника
, у него есть один большой недостаток: обширное потребление воды. Чтобы уменьшить расходы, можно смастерить замкнутую систему. Тогда вода наливается в просторный сосуд. Для охлаждения туда можно поместить бутылки с замороженной жидкостью. Один шланг с помощью помпы будет закачивать воду в холодильник, а через другой она будет возвращаться в ёмкость.

Внимание, только СЕГОДНЯ!

Змеевик для самогонного аппарата является неотъемлемой его частью. В змеевике происходит конденсация паров спиртосодержащей жидкости, и от его нормальной работы зависит как производительность аппарата, так и качество .

Назначение устройства

Процесс самогоноварения является дистилляцией. Состоит он из двух основных этапов:

• испарение;
• конденсация.

Испарителем в конструкции аппарата является перегонный куб. Внутрь него заливается , после чего куб нагревается с помощью ТЭНов или на огне. Содержащийся в браге спирт имеет более низкую температуру кипения, поэтому он начинает испаряться раньше, чем вода. Спиртовые пары поступают в змеевик, который соединен герметичной трубкой с перегонным кубом. В такой схеме перегонки браги змеевик является холодильником, в нем и происходит охлаждение паров спирта и их конденсация. Конденсат, или дистиллят, собирается в отдельную емкость.

Сделать змеевик для самогонного аппарат своими руками не представляет особой сложности. В классическом виде это медная трубка, скрученная в виде спирали и помещенная в бак с холодной водой. Конструкции, материалы и варианты исполнения змеевиков могут быть различными, главное, чтобы они справлялись со своей непосредственной задачей, т.е. максимально эффективно охлаждали пары спиртосодержащей жидкости.

Лучшие материалы

Спиртовые пары, нагретые до высокой температуры, являются агрессивной средой, поскольку спирт — сильный растворитель. Поэтому для изготовления охладителя нужно использовать материалы, устойчивые к такому вредному воздействию. Лучше всего для этой цели подходят:

• медь;
• нержавеющая сталь;
• стекло.

Медный змеевик наиболее прост в изготовлении. Делается он из трубки диаметром 8-10 мм, которая сворачивается спиралью в 5-6 оборотов и вертикально помещается в бак с водой. Такая схема позволит конденсату стекать самотеком.

Охладитель-змеевик из нержавейки сделать сложнее только из-за того, что нержавейка более жесткий материал по сравнению с медью. Гнется она плохо, велик риск замятия или излома трубки. К тому же паять ее гораздо сложнее. Использовать нержавейку предпочтительнее при изготовлении прямоточных холодильников.

Стеклянный змеевик сделать своими руками не получится, если только мастер не обладает возможностями стеклодува. Поэтому если использовать стекло, то в качестве охладителя целесообразней взять лабораторный шариковый или спиральный холодильник. Кроме абсолютной инертности к парам спирта, стеклянный дистиллятор позволяет наблюдать за процессом конденсации паров.

Технология изготовления змеевика

Перед тем как сделать холодильник для самогонного аппарата со спиральным змеевиком, нужно определить, какой будет его конструкция. Она должна выбираться в зависимости от доступности воды и возможности ее подключения. Если нет возможности подключить к охладителю проточную воду, размеры его нужно увеличивать, чтобы обеспечивать качественное охлаждение и конденсацию пара.

При отсутствии проточной воды сделать охладитель для самогонного аппарата своими руками проще всего из бака емкостью 25-30 л и медной трубки. Ее наматывают спиралью, чуть меньшей по размеру, чем внутренний диаметр бака. Вывод трубки змеевика делается внизу сквозь стенку бака, отверстие в месте вывода герметизируется.

На время работы аппарата бак заполняется холодной водой. В процессе перегона температура воды в баке будет повышаться, это будет снижать эффективность охлаждения. Поэтому воду из бака нужно будет периодически удалять, добавляя вместо нее холодную.

Если есть возможность подключить проточную воду, лучше сделать холодильник как можно более компактным. В этом случае спираль змеевика можно наматывать меньшими по диаметру и более плотными витками, что не отразится на качестве охлаждения. Для рубашки охлаждения можно использовать, например, отрезок полиэтиленовой сантехнической трубы.

Рассмотрим, как сделать змеевик для самогонного аппарата с проточным холодильником. Для навивки змеевика подойдет медная трубка диаметром 10-12 мм и толщиной 1 мм, ее потребуется примерно 1,5-2 м. Спираль нужно намотать на оправку диаметром 20 мм, оставляя зазор между витками 3-5 мм. С обоих концов спирали нужно оставить прямые отрезки трубки 60-80 мм. Теперь можно взять кусок полиэтиленовой сантехнической трубы диаметром 55 мм. Ее длина подбирается с таким расчетом, чтобы змеевик полностью находился в трубе, а трубки спирали выходили наружу.

С торцов труба охладителя закрывается пробками. В них делается отверстия по диаметру змеевика. Для подвода проточной воды с концов рубашки охлаждения врезаются два штуцера. Сделать охладитель для такой конструкции можно и из нержавеющей трубки, но наматывать нержавейку, а особенно тонкостенную, гораздо труднее.

Что лучше — змеевик или прямоточник

Однозначного ответа на вопрос, какая конструкция змеевика лучше, спиральная или прямоточная, не существует. Прямоточник хорош тем, что его сопротивление пару меньше, чем у спирального охладителя, особенно с малым диаметром проходного сечения.

Спиральный змеевик, а особенно горизонтально или наклонно расположенный, из-за пароводяных пробок создает в системе колебания давления, которое может привести к резкому вспениванию браги и забросу ее в холодильник. Сопротивление спирального холодильника увеличивает давление внутри перегонного куба, а это приводит к повышению температуры и повышенному испарению не только воды, но и тяжелых фракций, что ухудшает качество и крепость конечного продукта.

Прямоточный охладитель лишен этих недостатков. Он практически не создает противодавления и позволяет избежать резкого вспенивания браги. При всех достоинствах прямоточный холодильник для самогонного аппарата имеет существенный недостаток — размеры.

Чтобы обеспечить эффективное охлаждение, холодильник должен быть или длинным, или толстым за счет того, что пар проходит по нескольким параллельно идущим трубкам. Однако такой холодильник гораздо сложнее изготовить, поскольку конструкция должна обеспечивать возможность разделения потока пара по трубкам охладителя, а затем снова собирать конденсат в одну трубу.

Нержавеющие трубки для самогонного аппарата, из которых традиционно изготавливают охладитель, трудно паять, обработка нержавейки доставляет много проблем из-за ее жесткости. Сварить такой прямоточник без специального оборудования и материалов невозможно. Своими руками проще сделать самогонный аппарат со змеевиком из медной трубки.

Перегонка без холодильника

Изготовление змеевиков — сложный процесс. При перегонке можно обойтись и без охладителя. Процесс дистилляции — это непрерывный тепло-массообмен, и испаряемый в перегонном кубе пар несет с собой некий запас тепловой энергии. Эту теплоту он должен отдать, чтобы конденсироваться и превратиться в жидкость. Чтобы пар смог отдать тепло и конденсироваться, у перегонного устройства должен быть длинный прямоточный холодильник, который успевал бы отводить тепло в окружающий воздух. Такая схема осуществима, например, если расположить холодильник за окном, а перегонку делать зимой.

Самогон, наверняка, гонят не меньше половины российских семей. Даже если и не увлекаются процессом, то хоть раз да пробовали сделать собственный высокоградусный продукт, выгодно отличающийся от магазинного и стоящий в разы дешевле.

Рассмотрим подробнее, как сделать кожухотрубный холодильник с полипропиленовой трубой в качестве корпуса.

Понадобятся сантехнические элементы:

• двухметровая труба с внутренним диаметром 70 мм. Этот расчет очень важен, поскольку внутри еще будет змеевик, а количество протекающей воды должно обеспечить эффективное охлаждение;
• 2 подходящие заглушки из полипропилена;
• 1 муфта, подходящая к заглушке;
• 1 соединяющий элемент, который сужается к концу, с муфтой;
• 2 сальника кабельных ПГ-29;
• 2 подходящих штуцера;
• примерно 2 метра трубки. Подойдет гофрированная нержавеющая или медная.

Также понадобятся дрель либо шуруповерт, сверла перьевые, сильный клей и силиконовый герметик.

Сборка

1. Вначале нужно взять заглушки, разметить по 2 отверстия так, чтобы после установки в каждую из заглушек по штуцеру и сальнику гайки, которыми вы будете их фиксировать, не мешали друг другу.
2. Просверлить отверстия.
3. В один из сальников протянуть трубку (будущий змеевик) почти до конца. Затянуть фиксирующее кольцо.
4. Закрепить в каждой заглушке по штуцеру и сальнику (в том числе с трубкой), обязательно посадив на герметик.
5. Формируем змеевик, наматывая трубку на подходящий предмет округлой формы.
6. Продеваем конец змеевика через муфту.
7. Внешний кожух (трубу) сочленяем с муфтой и вторым элементом и одеваем на змеевик.
8. Устанавливаем на клею заглушки и герметизируем стыки.

Обратите внимание.
Если используете медную трубку для змеевика, вначале ее нужно заполнить песком и заглушить с обеих сторон (сплющить, вставить пробки из дерева), иначе в процессе навивания внутренние стенки трубки могут соприкасаться и такой змеевик придется забраковать.

После навивания песок высыпают, трубку промывают водой.

После чего прямоточный холодильник для самогонного аппарата готов. По своим функциональным возможностям он совершенно не уступит тем, которые изготовлены в заводских условиях
. А вот себестоимость сможет вас порадовать.

По завершению всех работ (в том числе герметизации) обязательно перед тем, как пускать охладитель в эксплуатацию, проверьте его на герметичность
, пропустив через него энное количество воды.

Делаем охладитель димрота

Если вы хотите купить холодильник димрота, то чаще всего он будет изготовлен из стекла.

Прибор действительно эффективный, но хрупок, ведь это же стеклянный холодильник, пусть он даже изготовлен из закаленного стекла. Неосторожно стукнул, уронил, и все… Но вполне по силам создать самодельный, к примеру — из нержавейки
.

Почему этот материал? Во первых, пищевая нержавеющая сталь инертна к различным маслам, кислотам и прочим примесям, которые есть в бражке. Во-вторых, надежна и довольно удобна в обработке.

Для того, чтобы сделать обратный холодильник, понадобится:

• около 2,5 метра нержавеющей трубки 6 мм в диаметре;
• труба и крышки для корпуса – 70 см в диаметре, около 1,9 метра высотой:
• 2 трубки для подключения воды и 1 – для атмосферной связи;
• паяльник и припой.

При навивке трубки важно учитывать, что она двухслойная
, состоит из внутреннего и внешнего слоя. Во внутреннем слое 14 витков, с просветом между ними 2 мм, при этом его внутренний диаметр должен составлять 20 мм. Во внутреннем слое – 8 витков, а просвет между ними – 6 мм.

Между внутренней и внешней спиралями должен остаться зазор 3 мм для свободного охлаждения. Общая внешняя толщина навитой трубки – 50 мм. Высота системы – примерно 115 мм.

Используя охладитель димрота, вы получите уже не дистиллят, а ректификат – , почти полностью лишенный вредных примесей и привкуса компонентов, входящих в бражку.

Теперь вы убедились, что сделать холодильник для самогонного аппарата своими руками не такая уж невыполнимая задача. Делитесь информацией с друзьями по соцсетям, добавляйте комментарии и подсказки!

обратный холодильник. Из чего состоит ректификационная колонна, и ее чертеж

Ректификационная колонна — это сложное техническое устройство. Изготовить её труднее, нежели обычный самогонный аппарат. Но в домашних условиях это осуществимо. И хотя ректификационные колонны свободно продаются, не все имеют возможность их приобрести. К тому же дома, особенно в сельской местности, полно подручных материалов, из которых можно сделать работоспособную конструкцию и наслаждаться напитком собственного приготовления. Самостоятельная конструкция обойдётся примерно в 2−3 раза дешевле покупного мини-спиртзавода.

Составные части конструкции

Самодельный аппарат имеет такие же функциональные части, как его заводской аналог. Конструкция колонны состоит из следующих элементов:

• Корпус.
• Дефлегматор (холодильник).
• Насадки.
• Тепловой изоляционный материал.
• Электронные помощники.

Самогонный аппарат в целом дополнительно вмещает в себя:

При правильном самостоятельном изготовлении ректификационной колонны она устанавливается на любой бак ёмкостью от 20 л. Оптимальный объём находится в пределах от 20 до 50 л, так показывает расчёт. При использовании бака меньшего объёма колонну удастся лишь прогреть до рабочей температуры и получить половину от возможного выхода продукта.

Использование бака оптимального объёма позволяет проще настроить оптимальную температуру. Этот параметр при ректификации является главным для производства качественного продукта. Помимо этого, подготовка к выгону 2−3 л самогона займёт столько же времени, сколько и на 8−10 л. Зачем использовать время неэффективно, если можно выгнать больше? К тому же при этом снижается себестоимость продукта.

Принцип работы колонны

Брагу заливают в куб, который нагревают. В результате выделяется пар с содержанием спирта
. Пар легче жидкости и поднимается вверх колонны. Там находится дефлегматор, который охлаждается проточной водой. В результате пар конденсируется и стекает вниз, но по пути попадает на специальные элементы. Брага в то же время продолжает кипеть, и пары её поступают вверх, где перемешиваются с конденсатом. Этот непрерывный процесс называют ректификацией. Ничуть не хуже самодельный самогонный аппарат: ректификационная колонна, изготовленная своими руками, будет обладать такими же свойствами, что и заводское изделие, при соблюдении параметров конструкции.

В результате ректификации конденсат, который называют флегмой, насыщается парами. А пар, наоборот, насыщается флегмой. В результате такого обмена вверх поднимаются самые лёгкие частицы пара, которые имеют высокую концентрацию спирта. Его-то температура кипения ниже воды. С вершины колонны спиртовые пары отводятся в дефлегматор для очистки и насыщения, а далее — в холодильник. В результате получается чистый самогон.

Особенности перегонного куба

Для перегонного куба подойдёт ёмкость
, которая ответит следующим запросам:

• Состоит из нержавейки.
• Имеет подходящий объём — 15−20 л.

Начинающие применяют скороварку, но для оптимальной работы колонны требуется ёмкость больше.

Подогрев куба:

• Электричеством.
• Газом.

Многие решат установить куб на кухонную плиту, но может помешать высота колонны. Поэтому оптимально куб разместить на полу. Соответственно, нагревать брагу лучше электричеством.

Регулировать мощность электроподогрева проще. Я для этого установил в куб ТЭН, а регулятор напряжения взял со старого телевизора. В работе срабатывает принцип Шателье — при большем нагреве в тело продукта попадают сивушные масла. Они опасны. Поэтому нужно следить за нагревом, и автоматика с этим справляется лучше.

Обратите внимание!
Наличие плавной регулировки мощности нагрева браги существенно облегчит жизнь. В ином случае добиться от аппарата стабильной работы будет невозможно.

Применение автоматических систем контроля не является крайней необходимостью. Для этого лучше нарастить опыт самогоноварения. Поэтому вначале достаточно простого регулятора мощности нагрева браги.

Но со временем можно автоматизировать процесс
. К тому же многим людям катастрофически не хватает времени. И система автоматики в этом случае — хорошее подспорье. Процесс варки самогона будет идти с минимальным вмешательством человека. Готовое техническое решение, которое не допустит попадания хвостов в продукт, можно приобрести в специализированном магазине. Задача такое системы — перекрыть отбор ректификата в тот момент, когда температура в колонне перестаёт быть оптимальной.

Устройство и сбор конструкции

Вопрос самостоятельного изготовления ректификационной колонны рассмотрен наполовину. Теперь нужно браться за главные составляющие конструкции.

Царга системы ректификации состоит из:

• Трубы, которая имеет утеплитель и насадку.
• Дефлегматора. Включает узел отбора продукта, рубашку охлаждения и датчик температуры.
• Штуцера для внешней связи.

Спирт — это летучее вещество, которое легко воспламеняется. Вверху колонны находится отверстие для связи с атмосферой. Нельзя его оставлять открытым. Требуется вставить в него трубочку, а на неё надеть резиновую трубку. Использовать можно и жгут.

Конец трубки стоит опустить в ёмкость с водой
. Наличие пузырьков покажет, распространяется ли спиртовой пар за пределы устройства. При избыточном давлении, а оно возникает из-за перегрева, это поможет избежать несчастного случая.

Трубка колонны

Это непосредственно сама насадка для колонны. Тут происходит процесс взаимодействия холодной флегмы и горячего пара. Чтобы увеличить площадь контакта этих веществ, применяют наполнитель. Самый распространённый наполнитель — металлические мочалки для мытья посуды. Но подойдёт любая проволока из нержавейки. Плотность набивки — около 250 г на 1 л объёма колонны.

Обратите внимание!
При использовании мочалок в качестве наполнителя необходимо удостовериться в их качестве — прокипятить кусок мочалки в солевом растворе. Если изделие выполнено из другого металла, а не из нержавейки, то появятся признаки коррозии. Разрезать изделие перед испытанием обязательно — производители хитрят и порой наносят только защитный слой из нержавейки. Внутренняя структура должна быть оголена.

Размер трубы:

• Минимальный диаметр — 32 мм.
• Длина требы влияет на качество разделений на фракции. Чем длиннее, тем лучше разделение.
• Оптимальная высота — 40−60 диаметров.
• Минимальная высота — не менее 20 диаметров.

Снаружи трубу оборачивают термоизолирующим слоем.

Чтобы наполнитель надёжно был закреплён внутри трубы, следует на неё снизу и сверху поставить сетку из нержавейки. На трубе должна быть резьба для закрепления снизу на перегонном кубе, а сверху — для присоединения к дефлегматору.

В идеале высота должна быть 1,5 м. Это позволит получать чистый спирт. Стандартное исполнение — 2 царги по 80 см.

Наполняю спой аппарат мочалками, а закрепляю их чайным ситечком. При этом давление не скачет. Скорость выхода — до 1 л в час. Перегонка не так трудна, как кажется.

Дефлегматор

В дефлегматоре конденсируются лёгкие фракции
. Конструкции устройство может иметь разные. На практике самой простой является прямоточный дефлегматор. Его ещё называют рубашечным или холодильником конденсатором. В интернете представлены чертежи дефлегматора, но проще изготовить вариант, который описан ниже.

Выполнена конструкция из двух труб, которые имеют разный диаметр и вставляются одна в другую. Между ними устанавливают рубашку охлаждения.

Составляющие:

• Штуцеры для подвода и отвода воды охлаждения.
• Наверху трубка для связи с атмосферой.
• Внизу штуцер для отбора продукта.

Обратите внимание!
Чтобы качество продукта не пострадало, используйте в качестве штуцера отбора и уплотнителя только трубки и прокладки из силикона.

Материалом для изготовки дефлегматора может служить старый термос или же обычные нержавеющие трубы. Внутренняя труба равна по диаметру насадочной трубке. Нету под рукой сварки — пользуйтесь паяльником.

Обратите внимание!
Специалисты рекомендуют использовать для самогонных аппаратов медь или титан. Всё дело в том, что медь абсорбирует оксид серы, а это улучшает свойства самогона. Но этот материал дорогой, и работать в домашних условиях без сварки с ним сложно.

Узел отбора продукта — это шайба, которая вварена во внутреннюю трубку дефлегматора. Расположена снизу. Узел отбора должен содержать отверстия:

• Для трубки отбора.
• Для термометра при его использовании.

Для бывалых термометр может не понадобиться. А вот новичкам желательно его установить. Рабочий диапазон колонны — 45−55 градусов охлаждающей воды. Замерять температуру можно на стыке дефлегматора и царги. Тогда показатели должны быть в районе 77−81 градуса.

Перед завершением выгона температура обычно скачет.

Для эффективного охлаждения следует применить шнековую спираль. Тогда проточная вода будет качественнее огибать дефлегматор.

Выбор холодильника

Обратите внимание!
Использование холодильника Димрота нецелесообразно. Конструкция отличается тем, что вещества с малой температурой кипения могут проскочить зону охлаждения. Димротный холодильник хорош для тех жидкостей, который кипят при температуре свыше 160 градусов.

Воздушный холодильник применять не следует. Охлаждение в этом случае будет неэффективным. Так было бы, если к ректификационной колонне прицепить сухопарник. Но в этом типе аппарата он не нужен.

Лабораторный стеклянный охладитель — идеальный альтернативный вариант. Его можно приобрести в любом магазине лабораторной посуды. Чтобы регулировать скорость отбора продукта, трубку от дефлегматора к холодильнику следует оснастить краником. Можно использовать зажим от краника.

Последовательность соединения:

• Низ холодильника.
• Холодильник.
• Верх холодильника.
• Верх дефлегматора.
• Дефлегматор.
• Низ дефлегматора.
• Сток.

По такому маршруту будет двигаться охлаждающая проточная вода. Важно, чтобы она попала в рубашку дефлегматора тёплой.

Идеальная конструкция самогонного аппарата с отделением сивушных масел — это ректификационная колонна
. При соблюдении температурного режима в ней можно получить чистейший продукт. Но он будет лишён своеобразного вкуса.

А вот в обычном самогонном аппарате — дистилляторе — можно получить самогон с ярко выраженным букетом. Для этого в конструкции используют сухопарник. Но есть нюанс — с букетом ароматов самогон-дистиллят может содержать примеси сивушных масел.

Внимание, только СЕГОДНЯ!

Все больше людей приходят к пониманию того, что магазинный алкоголь не стоит тех денег, которые за него просят: качество низкое, а цены слишком высокие. По этой причине в нашей стране появляется все больше «самогонщиков». Начинают они с примитивных самогонных аппаратов, но довольно быстро приходят к мысли о создании полноценной ректификационной колонны своими руками. Но сделать ее не так просто, как кажется на первый взгляд.

Ректификационная колонна имеет сложное устройство
. Для того, чтобы она хорошо работала в будущем нужно точно рассчитать ее параметры. Только в этом случае можно будет рассчитывать на создание действительно сбалансированной системы для домашнего использования.

Прежде, чем делать ректификационную колонну для самогонного аппарата своими руками нужно тщательно рассчитать параметры каждого ее элемента, а затем приобрести все необходимые компоненты, соответствующие расчетам.

Характеристики царги и насадки

По сути, это основной элемент ректификационной колонны
. От параметров трубы будут зависеть все остальные параметры колонны.

При создании спиртовой колонны своими руками лучше всего использовать трубу из хромникелевой стали. Это так называемая пищевая нержавейка. За счет того, что этот сплав совершенно нейтрален в химическом плане он не будет давать никаких примесей в конечный продукт. Это очень важно, ведь основная задача ректификации – получение чистого продукта без примесей, а вовсе не изменение его вкусовых и ароматических свойств.

Некоторые специалисты советуют использовать для перегонки медную царгу. Этого ни в коем случае делать нельзя. Дело в том, что медь может менять химический состав алкоголя
. Максимум, где можно использовать медь – дистиллятор или бражная колонна.

Царга должна иметь толщину стенок не менее 1 и не более 1,5 мм. Более толстые стенки трубы не дают никаких преимуществ при перегонке, но при этом сильно утяжеляют всю конструкцию. Это недопустимо для домашней перегонной системы.

Царгу нужно рассчитывать вместе с насадкой. В домашних условиях принято использовать насадки, у которых общая площадь контактной поверхности не превышает 4 м 2 /литр. Конечно, можно использовать насадки с большей контактной площадью, но это лишь позволит поднять разделительную способность колонны, однако, снизит общую производительность.

По своим размерам спирально-призматическая
насадка должна быть меньше диаметра колонны в 12 раз.

Опытные самогонщики рекомендуют держать наготове насадки с разными характеристиками, чтобы использовать их в зависимости от ситуации. Так, для получения крепленого самогона лучше всего поставить в колонну медные кольца высотой до 10 мм. В этом случае медь будет эффективно забирать из спирта сернистые соединения.

При подборе царги следует помнить о том, что даже минимальное изменение диаметра колонны серьезно повлияет на параметры производительности.

Что касается высоты трубы
, то она должна укладываться в параметры от 1 до 1,5 м. Высота будет меньше, то сивушные масла будут проникать в отбор. В то же время, при увеличении высоты трубы увеличивается время перегона, но никак не разделяющая способность системы. То есть, увеличивать высоту ректификатора не имеет смысла.

Для повышения отбора качественного спирта и недопущения переполнения царги сивухой, спирт-сырец следует заливать в куб не более 20 объемов насадки. В среднем куб заполняют на 2/3 объема. Это значит, что при диаметре царги в 50 мм нужно использовать куб объемом от 40 до 80 литров. Если диаметр трубы 40 мм, то достаточно куба объемом от 30 до 50 литров.

Расчет теплового источника

Многие люди думают
, что если самогонный аппарат можно грет на газовой или обычной электрической плите, то ее можно использовать и для нагрева ректификационной колонны. Это далеко не так. Дело в том, что ректификация сильно отличается от обычного процесса дистилляции. Если процесс получения дистиллята допускает скачки тепла, то при ректификации мощность нагрева должна правильно регулироваться. Поэтому не подойдут ни газовая, ни электрическая, ни индукционная плита.

Идеальный вариант: установка внутрь перегонного устройства тэна необходимой мощности с регулятором выходного напряжения для точной настройки.

Что касается мощности тэны, то для нагрева 50 литрового куба нужно 4 кВт энергии, для 40 литров 3 кВт, для 30 л 2 кВт.

Тэн нужно грамотно установить в кубе
, чтобы его нагрев не вызывал кипение браги и спирта-сырца. Чем выше стоит тэна, тем меньшая мощность ему требуется чтобы вызывать кипение содержимого куба. При увеличении глубины погружения растет мощность, необходимая для закипания.

Расчет дефлегматора

Мощность дефлегматора во многом определяется типом ректификационной колонны. Если планируется построить колонну с жидкостным отбором, то мощность дефлегматора должна соответствовать номинальной мощности всей колонны. Чаще всего в такой конструкции применяется холодильник Димрота, у которого утилизационная мощность равно 5 Ватт на 1 см 2 площади.

При создании ректификационной колонные с забором
, установленным выше дефлегматора, то мощность последнего не должна превышать 2/3 мощности колонны. В этом случае, можно отказаться от Димрота и применить «рубашечник», у которого утилизационная мощность не превышает 2 Ватт на см­ 2 .

Расчет прямоточного холодильника

В том случае, если прямоточник будет использовать в качестве дополнительного охлаждения, то следует выбирать самый простой и небольшой по размерам вариант. Его мощность не должна превышать 30% от мощности ректификационной колонны
.

Прямоточный холодильник выглядит как прямая трубка между рубашкой царги и внутренней трубой. Длина трубки обычно не превышает 30 см.

Если один и тот же прямоточный холодильник будет использоваться не только для дистилляции, но и для ректификации, то в расчет следует брать не номинальную мощность колонны, а максимальный нагрев при дистилляции.

Минимальный диаметр трубки определяется минимальной скоростью и максимальным значением кинематической вязкости паров.

• При мощности в 1,5 кВт минимальный диаметр равен 8, а максимальный 9 мм.
• При мощности в 2 кВт минимальный диаметр трубы 9, а максимальный 12 мм.
• При мощности в 3 кВт минимальный диаметр 10,5, а максимальный 18 мм.

Итак, мы имеем на руках все необходимые расчеты с чертежом, и потому можем приступать сборке ректификационной колонны.

Нужно приготовить следующие элементы ректификационного аппарата:

• Корпус.
• Дефлегматор.
• Насадку. Она может быть тарельчатой или спиральной.
• Тепловую изоляцию.
• Термометры.

Бак для спирта-сырца можно использовать от самогонного аппарата. Также можно не делать новый змеевик. Его можно взять от того же дистиллятора. Правильно рассчитанную и собранную колонну можно будет устанавливать на любой самогонный аппарат. Главное, чтобы объем бака был больше 20 литров. Если объем будет меньшим, то ректификационная колонна работать не будет.

Как сделать царгу своими руками?

Лучше всего ее делать из нержавеющей трубы. Идеальный вариант – пищевая сталь
.

Специалисты советуют делать ее с несколькими сочленениями. В самой нижней части царги приваривается фланец, посредством которого она будет крепиться к крышке перегонного бака. Фланцевое соединение должно быть герметичным, поэтому нужно использовать прокладку. Желательно силиконовую. Пластиковые прокладки изменяют форму под воздействием температуры.

Фланец нужно приварить так, чтобы колонна стояла строго вертикально. Отклонение всего на половину градуса изменить качество продукта на выходе.

Отдельные части колонны лучше
соединить клампами. Так, проще будет собирать и разбирать колонну.

Две нижние части царги – это просто трубы. В них будут установлены насадки для увеличения площади соприкосновения жидкости с паром. А вот верхняя часть довольно сложно устроена. В ней должны иметься следующие конструктивные элементы:

• Проточный холодильник.
• Отводной патрубок.
• Разъем для установки термометра.
• Воздушный клапан.

На проточный холодильник приходится половина верхней части колонны
самый простой вариант – обмотать трубу медным змеевиком, но он не отличается хорошей эффективностью. Идеальный вариант – помещение внутрь трубы охладителя Димрота. В этом случае, дефлегматор будет превращать конденсат в пар до того момента, как он достигнет воздушного клапана в самой верхней точке ректификационной колонны.

Отводной патрубок следует установить ниже
холодильника на пару сантиметров.

Насадка

Это одна из важнейших частей колонны. Она бывает 3-х типов: тарельчатая ситчатая и спиральная. Первый вариант намного эффективнее. Многие начинающие самогонщики изготавливают тарельчатую насадку из деталей, свободно продающихся в сети Интернет.

Ситчатую насадку сделать намного проще. Все что нужно: дрель, диски, и сверла небольшого диаметра, перегородки из нержавейки. Сверлим в перегородках отверстия разного диаметра и устанавливаем внутрь трубы.

Спиральную насадку самостоятельно не сделать, но зато ее можно легко купить в специализированном магазине.

Некоторые тематические форумы
и сайты советуют использовать для создания спиральной насадки сеточки для мытья посуды, но делать этого не стоит. дело в том, что никто доподлинно не знает, из каких сплавов они изготавливаются. Это значит никто не может предсказать, что какие соединения получатся при контакте материала сетки с раскаленными парами спирта.

Теплоизоляция

При сборке колонны
нужно не забыть защитить ее от тепловых потерь как минимум до нижней границы дефлегматора. В качестве утеплителя можно использовать такие материалы, как: пенополиуретан, пеноизол, фольгированные утеплители и др.

Собственно, остается только собрать все части вместе и произвести пробный запуск самодельной ректификационной колонны.

Заключение

Теперь читатель знает, как сделать колонну для домашней ректификации. Остается применить эти знания на практике и насладиться чистейшим продуктом.

Даже самая простая ректификационная колонна
, несмотря на низкую скорость перегонки, позволит получить достаточно количество спирта как для употребления в чистом виде, так и для изготовления на его основе более благородных напитков.

Также не стоит забывать о том, что использование ректификационной колонны в качестве самогонного аппарата для получения самогона позволит получить на 30% больше продукта, чем из обычного дистиллятора. К тому же качество самогона будет значительно лучше.

Чтобы получить чистый самогон, домашние кулинары обычно прибегают к двойной перегонке. В результате выходит качественный продукт без вредных примесей, с приятным вкусом и ароматом.

Еще лучший эффект дает дистилляция в ректификационной колонне. Она позволяет получить максимально очищенный крепкий спирт (94–96%) или водку без дополнительных привкусов и запахов.

При этом минусов у устройства практически нет, за исключением крупных габаритов и необходимости потрудиться над его изготовлением. В том, что ректификационную колонну лучше собирать самостоятельно, сходится большинство опытных самогонщиков.

Конструкция и принцип работы ректификационной колонны

Перегонный куб

Царга (труба) с наполнителем

Узел отбора спирта

Дефлегматор

Дополнительный холодильник

Работает она следующим образом

Находящаяся в перегонной емкости брага нагревается и начинает испаряться. Пары следуют вверх по царге, достигают холодильника и узла отбора, кран которого на начальном этапе закрыт.

Сконденсированные пары (флегма) спускаются обратно по трубе. При этом тяжелые фракции накапливаются внизу, а легкие – вверху. Благодаря насадкам, процессы конденсации и испарения происходят многократно: пары и жидкости непрерывно взаимодействуют.

Этот процесс обмена и представляет собой процесс ректификации. Самые легкие пары с высоким содержанием спирта отводятся в холодильник, где происходит финальная конденсация. В результате в приемную емкость поступает чистый дистиллят.

Расчет параметров и подбор материалов

Прежде чем приступать к сборке колонны, следует определиться с размерами и другими характеристиками аппарата.

Высота царги


Если раньше ректификационные колонны представляли собой многометровые конструкции, то сегодня домашние винокуры пользуются компактными вариантами – около 1,5 метров длиной. Главный принцип, которым следует руководствоваться при расчете габаритов следующий: высота трубы должна быть равна примерно 50 ее диаметрам. Допускаются небольшие отклонения в одну или другую сторону. Однако длина царги не может быть меньше 1 метра. В противном случае часть сивушных масел попадет в отбор, и возникнут трудности с разделением фракций. Увеличение высоты колонны свыше 1,5 метров на качество продукта существенно не влияет, но удлиняет время перегона. К тому же, разместить такую конструкцию в домашних условиях будет проблематично. Оптимальные размеры трубы: длина – 1,3-1,4 м, диаметр – 3–5 см.

Материал и толщина стенок


Идеальным вариантом для царги является пищевая нержавейка: она никак не влияет на состав напитков. Также подойдет медь. Оптимальная толщина стенок находится в пределах 1–2 мм. Больше можно, но это утяжелит конструкцию и увеличит расходы, не принося особой выгоды. К тому же стоит помнить, что в стенках придется делать отверстия.

Вид и параметры насадок


В качестве контактного элемента проще всего использовать бытовые мочалки из нержавейки, которыми чистят посуду. Чтобы проверить качество металла, можно замочить изделие в растворе соли и оставить в нем на сутки: хорошее изделие не заржавеет. Альтернативными вариантами являются стеклянные шарики, камни определенных пород, металлическая стружка. Плотность набивки составляет 250–270 г контактного элемента на 1 л объема колонны.

Объем куба


Емкость для перегонки заполняют на 2/3, при этом количество спиртосодержащей жидкости должно соответствовать 10–20 объемам насадки. Для колонны с диаметром 5 см оптимально использовать бак на 40–80 л, для ширины в 4 см – 30–50 л.

Источник нагрева


Не рекомендуется использование газовой, электрической или индукционной плиты. Первый вариант опасен, остальные не позволяют обеспечить равномерную подачу тепла. Оптимальным вариантом является электронагрев с помощью ТЭНов, которые можно вмонтировать в куб самостоятельно. Мощность элементов зависит от объема куба: на 50 л требуется не менее 4 кВт, на 40 л – не менее 3 кВт и т. д.

Вид теплоизоляционного материала


Он должен выдерживать высокие температуры, быть химически инертным. Обычно используют поролон 3–5 мм толщиной, фторопластовые или силиконовые (но не резиновые!) прокладки.

Вариант состыковки


Если используются резьбовые соединения, может потребоваться герметик. Лучше отдать предпочтение надеванию элементов друг на друга.

При создании ректификационной колонны имеет значение каждая мелочь, поэтому следует строго соблюдать все рекомендации. Не лишним будет посмотреть видео сборки.

В одну часть, которая будет находиться внизу, засыпают выбранный вид насадок, предварительно установив сетку и упорную шайбу для исключения выпадения материала. Если используются металлические губки (потребуется около 40 шт.), предварительно нарезают их на кусочки по 5 мм. Пружинки следует распределять равномерно, постукивая трубой по твердой поверхности. Засыпав насадку, закрывают трубу сеткой, фиксируют ее шайбой.

Подсоединяют получившуюся конструкцию к перегонному кубу и утепляют ее теплоизоляционным материалом.

Вторую (верхнюю) часть трубы с помощью паяльника соединяют с дефлегматором. В водяном корпусе должно быть 2 патрубка: на ввод и вывод воды. Дефлегматор можно купить или сделать самостоятельно из термоса, скороварки, змеевика, медной трубки (первые варианты предпочтительнее). Например, так: https://youtu.be/D4ZsbbRH6ds

Верхний конец колонны закрывают пробкой/крышкой или запаивают, оставив отверстие для установки атмосферной трубки. Для ее закрепления используют штуцер, конец трубки опускают в воду.

Делают отверстие под патрубок для выхода дистиллята. Оно должно находится на пару сантиметров выше места соединения с нижней частью трубы, под ним устанавливают пластинку для сбора конденсата.

С помощью силиконового шланга подсоединяют к колонне холодильник. Его можно купить или сделать самостоятельно. Для регуляции процесса движения жидкости на шланг крепят зажим от капельницы.

Соединяют охлаждающие элементы между собой: верхнюю часть холодильника с низом дефлегматора, верхнюю часть дефлегматора с канализацией. Таким образом, вода к дефлегматору будет поступать подогретой.

Дополнительно можно установить регулятор потока воды и термометр (для него потребуется дополнительное отверстие в узле отбора).

Можно также разделить царгу на 3 части: такая конструкция считается более вариативной в применении. Подробный процесс сборки колонны можно посмотреть здесь:

Как
было сказано выше, ректификация
осуществляется в специальных аппаратах
— ректификационных колоннах, которые
являются основными элементами
ректификационных установок.

Процесс
ректификации
может
осуществляться периодически и непрерывно,
независимо от типа и конструкции
ректификационных колонн. Рассмотрим
процесс непрерывной ректификации, с
помощью которого происходит разделение
жидких смесей в промышленности.

Ректификационная
колонна
—
вертикальный
цилиндрический
аппарат со сварным (или
сборным)
корпусом, в котором расположены массо-
и теплообменные устройства (горизонтальные
тарелки 2
или
насадка). В нижней части колонны (рис.
13.3) имеется куб 3,
в
котором происходит кипение кубовой
жидкости. Нагревание в кубе осуществляется
за счет глухого пара, находящегося в
змеевике или в кожухотрубчатом
подогревателе-кипятильнике. Неотъемлемой
частью ректификационной колонны является
дефлегматор 7, предназначенный для
конденсации пара, выходящего из колонны.

Ректификационная
тарельчатая колонна работает следующим
образом. Куб постоянно подогревается,
и кубовая жидкость кипит. Образующийся
в кубе пар поднимается вверх по колонне.
Предварительно нагревается до кипения
исходная смесь, подлежащая разделению.
Она подается на питательную тарелку 5,
которая делит колонну на две части:
нижнюю (исчерпывающую) 4
и
верхнюю (укрепляющую) 6.
Исходная
смесь с питательной тарелки стекает на
нижележащие тарелки, взаимодействуя
на своем пути с, движущимся снизу вверх
паром. В результате этого взаимодействия
пар обогащается легколетучим компонентом,
а стекающая вниз жидкость, обедняясь
этим компонентом, обогащается
труднолетучим. В нижней части колонны
идет процесс извлечения (исчерпывания)
легколетучего компонента из исходной
смеси и переход его в пар. Некоторая
часть готового продукта (ректификата)
подается на орошение верхней части
колонны.

Жидкость,
поступающую на орошение верха колонны
и перетекающую по колонне сверху вниз,
называют флегмой. Пар, взаимодействуя
с флегмой на всех тарелках верхней части
колонны, обогащается (укрепляется)
легколетучим компонентом. Пар, выходящий
из колонны, направляется в дефлегматор
7, в котором осуществляется его конденсация.
Образующийся дистиллят делится на два
потока: один в виде продукта направляется
на дальнейшее охлаждение и на склад
готовой продукции, другой направляется
обратно в колонну в качестве флегмы.

Важнейшим
элементов тарельчатой ректификационной
колонны является тарелка, поскольку
именно на ней происходит взаимодействие
пара с жидкостью. На рис. 13.4 изображена
схема устройства и работы колпачковой
тарелки.
Она
имеет дно 1,
герметически
соединенное с корпусом колонны 4,
паровые
патрубки 2
и
сливные патрубки 5.
Паровые
патрубки предназначены для пропускания
поднимающихся с нижней тарелки паров.
По сливным патрубкам жидкость стекает
с вышележащей тарелки на нижележащую.
На каждый паровой патрубок монтируется
колпачок 3,
с
помощью которого пары направляются в
жидкость, барботируют через нее,
охлаждаются и частично конденсируются.
Дно каждой тарелки обогревается парами
нижележащей тарелки. Кроме того, при
частичной конденсации пара выделяется
тепло. За счет этого тепла жидкость на
каждой тарелке кипит, образуя свои пары,
которые смешиваются с парами, поступившими
с нижележащей тарелки. Уровень жидкости
на тарелке поддерживается с помощью
сливных патрубков.

Рис.
13.3. Схема ректификацион­ной колонны:
/ — корпус; 2
—
тарелки; 3
—
куб; 4,
6
—
исчерпывающая и укрепляющая части
колонны; 5
-питательная
тарелка; 7
—
дефлегматор

Процессы,
протекающие на тарелке, можно описать
следующим образом (см. рис. 13.4). Пусть на
тарелку поступают пары состава Л с
нижней тарелки, а с верхней тарелки по
переливной трубке стекает жидкость
состава В.
В
результате взаимодействия пара А
с
жидкостью В
(пар,
барботируя через жидкость, частично ее
испарит, а сам частично сконденсируется)
образуется новый пар состава С
и
новая жидкость состава D
,
находящиеся
в равновесии. В результате работы тарелки
новый пар С
богаче
легколетучим веществом по сравнению с
поступившим с нижней тарелки паром А,
то
есть на тарелке пар С
обогатился
легколетучим веществом. Новая жидкость
D
,
наоборот,
стала беднее легколетучим веществом
по сравнению с поступив­шей с верхней
тарелки жидкостью В,
то
есть на тарелке жидкость обедняется
легколетучим и обогащается труднолетучим
компонентом. Короче, работа тарелки
сводится к обогащению пара и обеднению
жидкости легколетучим компонентом.

Рис. 13.4. Схема устройства и
работы колпачковой тарелки: /- дно
тарелки; 2
-паровой
патрубок;

3
—
колпачок; 4
—
корпус колонны; 5
—
сливной патрубок

Рис. 13.5. Изображение работы
ректификационной тарелки на диаграмме
у
—х:
1
— равновесная кривая;

2
— линия
рабочих концентраций

Тарелка,
на которой достигается состояние
равновесия между поднимающимися с нее
парами и стекающей жидкостью, называется
теоретической.
В
реальных условиях из-за кратковременного
взаимодействия пара с жидкостью на
тарелках не достигается состояние
равновесия. Разделение смеси на реальной
тарелке идет менее интенсивно, чем на
теоретической. Поэтому для выполнения:
работы одной теоретической тарелки
требуется больше чем одна реальная
тарелка.

На
рис. 13.5 изображена работа ректификационной
тарелки с использованием диаграммы
у
—х.
Теоретической
тарелке соответствует заштрихованный
прямоугольный треугольник, катетами
ко­торого являются величина приращения
концентрации легколетучего компонента
в паре, равная ус
—y
а
,
и
величина
уменьшения концентрации легколетучего
компонента в жидкости, равная x
B
—
x
D
.
Отрезки,
соответствующие указанным изменениям
концентраций, сходятся на равновесной
кривой. Тем самым предполагается, что
фазы, покидающие тарелку, находятся в
состоянии равновесия. Однако в
действительности состояние равновесия
не достигается, и отрезки изменения
концентраций не достигают равновесной
кривой. То есть рабочей (действительной)
тарелке будет соответствовать меньший
треугольник, чем тот, который изображен

на
рис. 13.5.

Конструкции
тарелок ректификационных колонн весьма
разнообразны. Рассмотрим кратко основные
из них.

Колонны
с колпачковыми тарелками
широко
применяются в промышленности. Использование
колпачков обеспечивает хороший контакт
между паром и жидкостью, эффективное
перемешивание на тарелке и интенсивный
массообмен между фазами. По форме
колпачки могут быть круглыми, многогранными
и прямоугольными, тарелки — одно- и
многоколпачковыми.

Тарелка
с желобчатыми колпачками показана рис.
13.6. Пар с нижней тарелки проходит в
зазоры и попадает в верхние (опрокинутые)
желоба, которые направляют его в нижние
желоба, заполненные жидкостью. Здесь
пар барботирует через жидкость, что
обеспечивает интенсивный массообмен.
Уровень жидкости на тарелке поддерживается
переливным устройством.

Колонны
с ситчатыми тарелками показаны на рис.
13.7. Тарелки имеют большое количество
отверстий малого диаметра (от 0,8 до 3
мм). Давление пара и скорость его прохода
через отверстия должны находиться в
соответствии с давлением жидкости на
тарелке: пар должен преодолевать давление
жидкости и препятствовать ее утечке
через отверстия на нижележащую тарелку.
Поэтому ситчатые тарелки требуют
соответствующего регулирования и весьма
чувствительны к изменению режима. В
случае уменьшения давления пара жидкость
с ситчатых тарелок уходит вниз.
Ситчатые-тарелки чувствительны к
загрязнениям (осадкам), которые могут
забивать отверстия, создавая условия
образования повышенных давлений. Все
это ограничивает их применение.

Насадочные
колонны
(рис.
13.8) отличаются тем, что в них роль тарелок
выполняет так называемая «насадка». В
качестве насадки используют специальные
керамические кольца (кольца Рашига),
шарики, короткие трубки, кубики, тела
седловидной, спиралевидной и т. п. формы,
изготовленные из разнообразных материалов
(фарфора, стекла, металла, пластмассы и
др.).

Пар
поступает в нижнюю часть колонны из
выносного кипятильника и движется вверх
по колонне навстречу стекающей жидкости.
Распределяясь по большой поверхности,
образуемой насадочными телами, пар
интенсивно контактирует с жидкостью,
обмениваясь компонентами. Насадка
должна иметь большую поверхность в
еди­нице объема, оказывать малое
гидравлическое сопротивление, быть
стойкой к химическому воздействию
жидкости и пара, обладать высокой
механической прочностью, иметь невысокую
стоимость.

Насадочные
колонны имеют небольшое гидравлическое
сопротивление, удобны в эксплуатации:
легко опорожняются, промываются,
продуваются, очищаются.

Рис. 13.6. Тарелка с желобчатыми
колпачками: а
—
общий вид; б
—
продольный разрез; в
— схема работы тарелки

Рис. 13.7. Схема устройства
ситчатой тарелки: / — корпус колонны; 2
— тарел­ка; 3
—
сливная труба; 4
—
гидравлический затвор; 5 — отверстия

Рис. 13.8. Схема насадочной
ректификационной колонны: 1
— корпус; 2
—
ввод начальной смеси; 3
— пар; 4
— орошение; 5
—
решетка; 6
— насадка; 7-отвод
высококипящего продукта j-.
8 — выносной кипятильник

Для домашнего производства крепких напитков необходима современная аппаратура, сделанная из качественного материала. В магазинах производители предлагают модели, которые делятся на дистилляторы и ректификаторы. Многих начинающих винокуров мучает вопрос: что лучше для домашнего самогоноварения — колонна или самогонный аппарат.

Принцип действия мало чем отличается, а вот конечный продукт у ректификационной колонны получается лучше и чище, а по крепости ему нет равных, т. к. это практически чистый спирт. Чтобы узнать, чем же отличаются эти аппараты, какие у них технические параметры, индивидуальные нюансы, имеются ли недостатки, надо прочитать эту статью.

Вся процедура перегонки состоит в теплообмене, который происходит в изделии, в процессе охлаждения сырец отделяется, а очищенная субстанция появляется на выходе из устройства. При разной температуре нагрева вы получаете разные вещества:

• t=+56 C — получим ацетон;
• t=+65 C — можно выделить метиловый спирт;
• и только при t=+78 C получается спирт-ректификат;
• если продолжать нагревание до температуры кипения воды и выше, например, до 100 градусов, то на выходе получим воду, приправленную сивушными маслами и всякими примесями.

Основа всего происходящего в колонне процесса — контакт жидкого и парообразного состояния различных веществ, в результате чего выделяются различные пары, которые оседают в дефлегматоре, и только спиртосодержащие проходят дальше.

В испарителе происходит дополнительный нагрев, но только до +78 градусов, поэтому все вредные примеси и вода конденсируются и остаются в устройстве. На разных участках изделия происходит индивидуальное взаимодействие паров и конденсата, а фракции различного температурного уровня выпадают в конденсат и стекают в нижнюю часть.

Колонна — это устройство, имеющее определенную высоту, с вытянутой по всей длине емкостью, поэтому получается различная температура: до самого верха доходят только спиртосодержащие пары, все остальные фракции выпадают в конденсат, т. к. температура меньше, чем нужно для их кипения. Вкус и крепость конечного продукта существенно отличается в лучшую сторону от самогона, пропущенного через стандартный дистиллятор.

Современные модели колонн отличаются весьма высокой производительностью, а спирт, появляющийся в результате ректификации, не имеет сивушного запаха и посторонних примесей.

Чем отличается самогонный аппарат от ректификационной колонны

Самое главное отличие: стандартный аппарат для домашнего самогоноварения состоит из перегонного куба и змеевика-холодильника, где происходит конденсация спиртосодержащих паров. В некоторых моделях присутствует сухопарник, где происходит качественное отделение примесей и ароматизация паров для получения элитного алкоголя в виде бренди или виски.

Колонна же — довольно сложное устройство, она в основном предназначена для очистки уже полученного самогона, чтобы устранить все мельчайшие посторонние вкрапления и получить чистый спирт. Конструкция выполняется из нержавеющей стали, меди или латуни, т. к. внутри происходят весьма сложные высокотемпературные процессы и стойкость к коррозии должна быть довольно высокой.
Нижняя часть колонны называется царгой, а верхняя — охладителем или дефлегматор, потому что именно там происходит окончательное отделение различных флегм. В его крышке имеется трубка для связи с окружающей средой, чтобы внутреннее давление не превысило допустимого значения. Все нюансы работы мы уже обсуждали, поэтому опускаем.

Изделие устанавливается на перегонный бак или куб, а все соединения должны быть идеально герметичны. В самой верхней части находится отводная трубка для паров спирта, лучший вариант, когда и она имеет дополнительный холодильник. Высота изделия приличная, некоторые образцы до 2 м, поэтому такая конструкция может не поместиться в помещении: 2м + бак + плита. Лучший вариант — нагревать бак на специальной плите для самогоноварения: она имеет малые габариты, как настольная электроплита.

Брагу перегонять через колонну не рекомендуют, хотя сегодня производители уже освоили выпуск усовершенствованных образцов, которые справляются и с таким применением. Вердикт прост: самогонные аппараты предназначены для перегонки спирта-сырца, а колонна может очистить его практически полностью от запаха и вредных примесей.

Помните! Ректификационную колонну используют для получения чистого спирта, а если вы хотите делать ракию, бренди, где нужен аромат и специфический привкус исходного продукта, то используйте только самогонный аппарат.

Типы самогонных аппаратов и ректификационных колонн

Всего в мире существуют два основных типа устройств для практического самогоноварения:

1. Спиртосодержащие пары отводятся в сторону для охлаждения — сразу в змеевик или через сухопарник.
2. Пары отводятся вверх в ректификационное устройство, где происходит отделение примесей, полная очистка от запахов и последующее охлаждение.

Классические устройства подразделяют по системе охлаждения: при помощи змеевика или прямоточные, где охлаждающим элементом является корпус холодильника.

Колонны делят по количеству получаемого конечного продукта:

• простые, обеспечивающие разделение исходного сырья на два конечных продукта — ректификат и осадок;
• сложные — они обеспечивают разделение более, чем на два продукта, колонны с отбором дополнительных фракций в виде боковых погонов и из специальных отпарных стриппингов.

Существует также разделение по назначению, величине давления, принципу действия или организации контакта внутри конструкции.

Кроме этого, колонны делятся на полные и неполные. Неполные изделия делятся еще на два вида:

1. Бражная или отгонная колонна, которая действует по такому принципу: на верхнюю тарелку попадает спиртосодержащий пар, а из куба выходит чистая вода. Конденсат выпадает в холодильнике, а дефлегматор не устанавливается.
2. В спиртовых колоннах все происходит зеркально: под нижнюю тарелку подается пар. Из верхней части отводится спирт, а снизу — остаток с водой, дефлегматор выполняет функцию питания жидкой средой. Такие колонны устанавливаются на аламбики.

Первые не предназначены для получения чистого спирта, а второй вариант не применяется для получения чистой воды.

Характеристики обоих устройств

Всем известно, что основное назначение самогонного аппарата — это получение спиртосодержащей жидкости из браги путем ее перегонки и последующей очистки. Основными техническими параметрами являются:

Объем

Именно он влияет на масштаб производства в домашних условиях, поэтому выбор изделия основан на этом параметре: чем больше браги, тем больше литров спирта-сырца, который очищают различными методами или осуществляют повторную перегонку.

Материал

В основном все детали современных моделей выполнены из пищевой или медицинской нержавеющей стали. В производстве используются такие марки:

• AISI 304 благодаря довольно высоким очищающим свойствам применяется в медицине, на молочных фермах и аналогичных заводах;
• сталь марки 430 имеет низкое качество, но зато изделия из нее можно нагревать на индукционных плитах;
• сплавы с медью и комбинации сталей разных марок встречаются у многих моделей самогонных аппаратов отечественного и зарубежного производства.

В самодельных устройствах пока еще используется алюминий, но он уже практически вытесняется более надежными материалами. Змеевики изготавливают из меди или латуни, только элитные аппараты под названием аламбики, которые применяются для производства домашнего элитного алкоголя, выполнены полностью из меди.

Дополнительные устройства

К ним относятся термометр, спиртометр, сухопарник, дефлегматор и другие, помогающие контролировать процесс перегонки. Повторное очищение дает хороший результат, но его не проводят в том случае, когда надо получить ароматный напиток с запахом.

Технические характеристики универсальных ректификационных колонн для наглядности лучше представить в виде небольшой таблицы:

Все уплотнительные соединения в колонне выполнены из высокотемпературного пищевого силикона с гарантийным сроком эксплуатации не менее 10-20 лет, температура допускается до +150°С.

Преимущества и недостатки

Стандартный аппарат для производства самогона имеет следующие плюсы:

1. Простейшая конструкция, принцип действия понятен всем пользователям, можно изготовить самостоятельно без больших финансовых затрат.
2. Большое количество рецептов, которое идет в комплекте с готовой моделью, но можно значительно расширить их, изучив рецептуру в интернете.
3. Высокая надежность конструкции и всех материалов.
4. Низкая стоимость, которая особенно влияет на широкую доступность для всех слоев населения.

Ректификационные колонны имеют свои преимущества:

1. Получение чистого продукта без запаха и посторонних примесей.
2. Крепость конечного продукта намного выше, чем у простого аппарата.
3. Применяется для выделения спиртосодержащей жидкости из браги на основе сахара, т. к. именно там много посторонних примесей и запаха.

В сравнении классический аппарат имеет больше негативных особенностей:

• невысокая производительность;
• низкий процент содержания спирта — не более 70%;
• малая степень очистки при первичной перегонке;
• опасность при несоблюдении мер безопасности.

У ректификационных колонн только один недостаток — большая высота конструкции.

Что лучше выбрать

Если сравнивать конструкцию классического изделия для самогоноварения и ректификационную колонну, то разница ощутимая, да и используют их для разных целей. Поэтому ваш выбор будет напрямую зависеть от целей, а также от того, что вы собираетесь перегонять:

1. Для винной браги, а также на основе ягод и фруктов лучше использовать самогонный аппарат.
2. Для браги из сахара лучше применять колонну, т. к. конечный продукт получается чистый и без запаха.

Сегодня в продаже имеются модели универсальных изделий, которые могут работать в качестве простого дистиллятора или как мощная ректификационная колонна.

Особым спросом у опытных винокуров пользуются устройства, сделанные немецкими производителями, имеющими дополнительную царгу, которая вкручивается в дистиллятор. Например, колонна и аппарат имеют одинаковую производительность 2 л/ч, но вот продукт получается довольно разный:

• плотность или крепость у классического изделия всего 60%, а у колонны — 96%;
• уровень очистки у дистиллятора в 60 раз ниже, чем у колонны.

Самогонные аппараты практичнее из-за своих габаритов, а колонны намного выше — самая компактная будет около метра в высоту.

Если сравнивать производительность разных изделий, то классика выдает 2 л в час спирта-сырца, а колонна — 2 л чистого спирта 96,6% или в пересчете на 60% самогон — 6-7 л. Поэтому при покупке надо определиться, что для вас важнее — чистота конечного продукта или простое использование изделия в любом месте. Финансовые возможности также играют важную роль.

Выводы

Если говорить о чистоте конечного продукта, то ректификационные колонны на голову выше простого самогонного аппарата, но большое значение имеет финансовая сторона. Каждый пользователь выбирает для себя необходимую модель, мы же бесстрастно констатируем, что классика жанра все-таки проигрывает техническому прогрессу в лице более продуктивной ректификационной колонны по основным техническим показателям.

Объяснение дизайнов рефлюкса: Часть 1

Среди дистилляторов может быть много споров о том, какой тип
самогон еще самый лучший. Хотя между ними есть различия, каждый по-прежнему был разработан с определенной целью. Ниже приводится отрывок из книги Рика: »
Радость домашней дистилляции »на страницах 67-76. В этом разделе он объясняет различные типы дефлегматоров и почему он предпочитает метод управления паром, который он использовал при проектировании обратных колонн Brewhaus.Ниже он сначала подробно описывает, как работает рефлюкс в целом, а затем разбирает несколько наиболее распространенных конструкций рефлюкса.

Что такое еще столбец (перегонный куб)?

Проще говоря, когда пары поднимаются в колонне, они теряют тепло, отчасти из-за более холодного воздуха, окружающего колонну, но тем более из-за теплообмена с падающей (орошающей) жидкостью. Когда температура пара опускается ниже точки кипения определенного компонента, эта конкретная фракция конденсируется и начинает падать обратно в вашу дистилляционную колонну, в то время как оставшийся пар будет продолжать расти.Это продолжается на всем пути вверх по колонне, причем каждая фракция выходит из поднимающегося пара, когда температура опускается ниже точки кипения. Когда жидкость падает, она получает тепло от поднимающегося пара, одновременно охлаждая поднимающийся пар (теплообмен). Этому процессу способствует наличие материала в колонке, известного как
насадку колонны, которая не дает флегматизирующей жидкости просто собираться вдоль стенок колонны, в то время как пар поднимается в центре колонны.Насадка колонны отводит жидкость от стенок колонны, замедляет спуск жидкости и по существу закрывает части пути, заставляя пар и жидкость использовать одно и то же пространство. Температура падающей жидкости будет продолжать повышаться, пока она снова не достигнет точки кипения, после чего она снова превратится в пар и начнет подниматься в колонке. Каждый раз, когда это происходит, дроби становятся все более и более определенными. Компоненты с аналогичными точками кипения часто не разделяются при первом цикле кипячения, поэтому чем больше раз это происходит, тем чище становится каждая фракция.Количество раз, которое это происходит, называется коэффициентом орошения, и оно относительно равно аналогичному количеству перегонок с помощью дистиллятора. Компоненты с самой высокой точкой кипения (которые находятся ближе всего к нижней части колонны, поскольку они первыми опускаются ниже точки кипения) обычно не набирают достаточно тепла, чтобы достичь точки кипения, прежде чем снова упадут в бойлер. Поскольку вода и спирт составляют чрезвычайно большой процент от общего объема промывки, остается достаточно места для всех остальных компонентов, в основном побочных продуктов брожения, которые отделяются и остаются в дистилляционной колонне на протяжении всего процесса.

Цель столбца по-прежнему заключается в том, чтобы ваш столбец был достаточно высоким, чтобы разделять все компоненты, оставляя только одну фракцию в верхней части столбца, которую вы затем захватите и сожмите. Вот почему высота колонки (относительно диаметра) считается наиболее важным фактором чистоты. Если колонка слишком короткая, вы не получите достаточного разделения и полученный дистиллят будет более низкой чистоты. Если колонка слишком высокая, вам нужно будет увеличить скорость испарения, добавив больше тепла, что увеличивает стоимость эксплуатации вашего перегонного куба.

Диаметр дистилляционной колонны в первую очередь влияет на количество или объем пара, с которым колонна может эффективно справляться. Считайте это самым простым: ваш столбец имеет определенную и неизменную емкость (объем). Для разделения в колонне требуется время, поэтому, если вы подадите в нее пар слишком быстро, она не сможет эффективно выполнить эту задачу. Чтобы увеличить время, в течение которого ваша колонка должна контролировать x количество пара, вам необходимо увеличить емкость (объем) вашей колонки.Это можно сделать, увеличив высоту столбца, но у большинства из нас есть ограничения на разумную рабочую высоту столбца. Потолки часто играют в этом огромную роль. Также, поскольку мы работаем с цилиндром, рассмотрим расчет объема для цилиндра:

объем = π r
² ч

Вы заметили, что радиус возведен в квадрат? Это означает, что увеличение диаметра может иметь гораздо более сильное влияние на объем колонны, чем увеличение высоты на аналогичную величину.

Фактически, увеличение диаметра с 2 дюймов до 3 дюймов (стандартный размер для хобби) увеличит объем вашей колонки в 2,25 раза! Чтобы добиться такого же увеличения объема, вам нужно увеличить 36-дюймовую колонку до 81 дюйма. Это почти 7 футов! Только представьте, что это значит в коммерческом масштабе. Оптимальное соотношение высоты к диаметру составляет от 15: 1 до 20: 1. Если вы упадете намного ниже нижнего предела этого диапазона, у вас могут возникнуть трудности с получением адекватного разделения, что приведет к более низкой чистоте дистиллята.Увеличение высоты до диаметра, намного превышающего 20: 1, приведет к необходимости дополнительного тепла для доставки пара в верхнюю часть колонны, что довольно просто дополнительных эксплуатационных расходов в дополнение к добавленной стоимости материала для создания колонны. ..

Что такое еще форсированный рефлюкс?

…. Вероятно, самая известная и все еще самая эффективная конструкция перегонных кубов с принудительным обратным холодильником — это конструкция с охлаждающей трубкой. В этой конструкции трубы проходят прямо через колонну, и через них проходит холодная вода.Причина, по которой эта конструкция настолько эффективна, заключается в том, что охлаждающие линии находятся в прямом контакте с поднимающимся паром. Когда пар вступает в контакт с этими холодными линиями, он мгновенно конденсируется, заставляя его падать вниз по столбу до тех пор, пока он не испарится и не поднимется обратно вверх, чтобы еще раз пройти мимо охлаждающих линий. Это будет происходить несколько раз, пока не останется только фракция с самой низкой температурой кипения. Цель системы этого типа — заставить максимальное количество пара вступать в контакт с охлаждающими линиями или течь очень близко к ним, так что «прохлада», исходящая от линии, охлаждает пар.Скорость дистилляции и, следовательно, коэффициент орошения регулируется скоростью и температурой охлаждающей воды, проходящей через трубопроводы.

Раньше в большинстве этих конструкций использовались две охлаждающие линии, одна в средней и нижней части колонны, а другая прямо над ней в верхней части колонны. Недостатком этой конструкции было то, что нижняя линия охлаждения влияла главным образом на фракции с более высокой точкой кипения, такие как вода, которые в любом случае не достигли бы верхней части колонны.Эта нижняя охлаждающая линия была на самом деле ценна только в системе, которая была сильно подавлена ​​и производила больше пара, чем колонна могла эффективно контролировать. Однако несколько лет назад это было изменено
Brewhaus America, когда они подняли нижнюю линию охлаждения так, чтобы она находилась ближе к верху колонны, а затем начали пересекать линии охлаждения в форме «x», чтобы увеличить количество пара, на которое фактически воздействуют линии. Позже они увеличили количество охлаждающих линий в этом пласте для дальнейшего повышения эффективности.В результате очень большая часть поднимающегося пара либо контактирует с охлаждающей линией, либо на нее влияет холодная температура, исходящая от них. Когда колонна этого типа работает должным образом, и пар, наконец, проходит через охлаждающие линии, он обычно имеет очень высокую чистоту.

Система, которая часто позиционируется как усовершенствованная конструкция охлаждающей линии, представляет собой систему, в которой
Рубашка охлаждающей воды размещается с внешней стороны колонны, позволяя холодной воде течь между рубашкой и дистилляционной колонной.Несмотря на то, что эта система визуально более привлекательна, она гораздо менее эффективна, чем внутренние охлаждающие линии для чего-либо, кроме колонны очень маленького диаметра, так как холодная вода будет влиять на очень небольшое количество пара. Фактически, только пар у стенок колонны или очень близко к ним будет вынужден охлаждаться, в результате чего большая часть пара поднимется в конденсатор и покинет систему. Повышение эффективности связано с тем, что стенки колонны обычно изготавливаются из более толстого металла, чем тот, который используется для создания охлаждающих линий в более традиционной конструкции, что значительно снижает скорость теплопередачи.В результате, это, по сути, лишь очень небольшое улучшение по сравнению с простой колонной, поскольку на самом деле имеет место небольшой форсированный рефлюкс. Маркетинг таких конструкций часто может похвастаться повышенной скоростью дистилляции, но это всего лишь результат пониженного рефлюкса, поэтому получаемый дистиллят обычно имеет более низкую чистоту. Поскольку описанные выше системы в разной степени контролируют поднимающийся пар, они обычно известны как установки для отвода пара.

Обратный поток с внешним клапаном

Это чрезвычайно популярный дизайн, который широко используется людьми, строящими собственные колонны.Как следует из названия, форсирование рефлюкса происходит за пределами тела основной колонны. Колонна поднимается из котла с помощью колена на 90 градусов или, чаще всего, тройника в верхней части колонны. Вверху установлен термометр, который измеряет температуру пара в верхней части (вверху) колонны. Пар, которому больше некуда деваться, проходит через тройник к рефлюксной головке. Головка рефлюкса состоит из тройника с коротким подъемом на обращенной вверх секции. В этой секции находится змеевик, обычно сделанный из меди, через который проходит холодная вода.Пар войдет в контакт со змеевиком, и тогда кипящая жидкость будет капать прямо вниз в нижнюю часть тройника. Эта нижняя часть тройника будет закрыта игольчатым клапаном, установленным в крышке. Игольчатый клапан позволяет пользователю контролировать скорость, с которой собирается дистиллят, и при этом также контролировать, сколько жидкости орошения возвращается в колонну. Если оставить клапан полностью открытым, весь дистиллят будет собираться, причем единственным активным орошением является то, что присуще любой простой колонне, а при полном закрытии клапана вся кипящая жидкость будет возвращена в колонну.Хотя он дает полный контроль над коэффициентом рефлюкса, этот тип системы не лишен недостатков.

Основная проблема такой конструкции заключается в том, что нижняя часть тройника (куда капает конденсат) имеет резервуар, в котором хранится собираемый дистиллят. Весь поднимающийся пар, который достигает верха колонны, будет конденсироваться, когда достигнет охлаждающего змеевика, и этот конденсат будет стекать в резервуар. Это означает, что даже пар, требующий дополнительной очистки, будет смешиваться с другим дистиллятом в резервуаре, снижая чистоту конечного дистиллята, по крайней мере, до некоторой степени.Это можно исправить, заменив тройник на колено на 90 градусов, чтобы исключить эту зону сбора.

Внутренний клапан обратного потока

Хотя в основном такой же, как и обратный поток с внешним клапаном, обратный поток с внутренним клапаном по-прежнему представляет собой вариант, в котором форсирование обратного потока осуществляется внутри основной колонны. В результате получается лучший и изящный внешний вид, но это не оказывает существенного влияния на производительность или основные операции колонки.Благодаря конструкции внутреннего орошения вы по-прежнему контролируете свою дистилляцию с помощью игольчатого клапана, который контролирует скорость, с которой вы собираете свой дистиллят. Даже реальный дизайн внутри колонны изменился очень мало, несмотря на существенную разницу во внешнем виде. Фактически, помимо очень незначительной модификации, заключающейся в том, что вы должны создать резервуар для сбора конденсата, вы можете просто переместить головку обратного потока внешнего обратного потока в верхнюю часть колонны, чтобы создать обратный поток с внутренним клапаном. .Поскольку конструкция в основном такая же, она имеет те же преимущества и недостатки, что и обратная колонна с внешним клапаном.

Поскольку конструкция внешнего орошения и внутреннего орошения позволяет управлять орошением и дистилляцией посредством скорости, с которой вы собираете орошающую жидкость, эти системы обычно известны как перегонные кубы для жидкости.

Вы можете прочитать нашу вторую часть этого
Блог из 2 частей здесь, или вы можете прочитать больше наших статей, написанных для новичков в дистилляции здесь.

Объяснение бочонка Thumper — что он делает и как это делает! — Learn to Moonshine

Хотя обычно ассоциируется с виски из глубинки, бочонок, или «дублер», является очень старым элементом дизайна, который, вероятно, появился с первыми поселенцами и был включен в перегонные кубы, которые они построили по прибытии в Северную Америку. (Рисунок 1). Действительно, в некоторых более старых европейских перегонных кубах использовались камеры, которые функционировали как бочонки, так что этот принцип, несомненно, был хорошо известен колонистам с Британских островов и континента.Бочонок с бахромой — один из самых умных и знаковых элементов дизайна традиционного деревенского перегонного куба, цель которого, кратко изложенная, состоит в том, чтобы перегонять продукт, полученный из котла, еще во второй раз, без необходимости дважды пропускать дистиллят через перегонный куб.

Рис. 1. Типичный дистиллятор для виски из глубинки. Меньший медный горшок в центре — бочонок.

Обычный котел, без бочонка, способен перегонять воду только до «слабого вина», содержащего около 40-50% алкоголя.Вторая или даже третья перегонка необходима для достижения высокого содержания алкоголя, необходимого для изготовления виски или другого спирта высокой крепости. Большинство европейских дистилляторов по-прежнему используют перегонные кубы с «лебединой шейкой» и будут иметь как «пивной стриппер» для дистилляции промывки до состояния с низким содержанием вина, так и второй «спиртовой дистиллятор» для преобразования вина с низким содержанием вина в крепкий спирт. В деревенском перегонном кубе бочонок служит той же цели, что и второй, спиртовой перегонный аппарат.

Бочонок, кроме того, делает это очень умно, используя отработанное тепло от перегонного куба для своей функции.Многие мастера предпочитают использовать деревянную бочку для бочонка, потому что он теряет меньше полезного тепла, чем металлический. Когда горячий пар выходит из куба (рис. 3), он выходит из рукава в низкое вино, которое конденсируется на дне бочонка — действительно, это стук пара и конденсированное низкое вино (а не (как утверждают некоторые источники, «кусочки месива»), периодически вырывающиеся из этой трубы, что создает характерный ударный шум, дающий название этому элементу оборудования.Этот горячий пар непрерывно нагревает вино с низкой температурой кипения до температуры кипения спирта, таким образом, перегоняя его во второй раз и производя продукт с гораздо более высокой степенью крепости, чем можно было бы получить за один проход через перегонный куб.

Рис. 3, диаграмма, показывающая поток пара через перегонный куб и бочонок

Несмотря на очевидные преимущества по сравнению с простым котлом, чем он отличается от более сложной колонны рефлюкса? Для самогонщика из глубинки, конечно, очевидное преимущество — наличие материала под рукой.Гораздо проще и дешевле найти выброшенную деревянную бочку, чем купить достаточное количество колец Рашига или медных мочалок для заполнения большой фракционирующей колонны. С другой стороны, хорошо сконструированная колонка способна давать выход, близкий к теоретическому максимальному содержанию спирта, превышающему 95%, а также дает лучшее разделение между этиловым спиртом и сложными эфирами и кетонами в головных частях или тяжелыми сивушными спиртами в хвосты.

Некоторые, в том числе традиционные самогонщики и ценители односолодового, дистиллированного шотландского виски, вероятно, возразят, что это разделение немного слишком хорошо, и что колонка удаляет слишком много этих вкусных (в умеренных количествах! ) cogeners, производящие мягкий, хотя и крепкий виски.Они утверждали, что правильно управляемый горшок, все еще настроенный на бочонок, может доставить ровно столько этих соединений, чтобы создать полноценный, крепкий виски, который действительно имеет вкус виски, а не выдержанную водку. Насколько это правда и насколько фольклор является спорным, но бесспорно тот случай, когда изменения вкуса между нарезками будут менее резко выражены, и что больше этих вкусов «виски» будет присутствовать в конечном продукте. В серии Discovery Channel «Самогонщики» бывший мастер Тим Смит утверждает, что его старый семейный рецепт, сделанный на современном ликеро-водочном заводе и дистиллированный с использованием колонны, по-прежнему не такой же вкус, и даже вкладывает несколько тысяч долларов в установку высокого -технологический бочонок для замены колонны фракционирования.

Однако, если получение этих традиционных ароматов в собственном дистилляте является проблемой для пользователя эффективной ректификационной колонны, все же, просто уменьшив количество флегмы в своей колонне, он может получить результаты, аналогичные тем, которые можно получить при использовании установка перегонного куба / бухать бочонком. Наконец, следует добавить, что бочонок можно использовать для придания аромата другим способом: его можно использовать так же, как корзину с джином. Фрукты, травы или специи можно поместить в тамбур, где их эссенции, по сути, экстрагируются паром вместе со спиртом во время этой виртуальной второй дистилляции.Это обеспечит более свежий и полный вкус, чем простое добавление этих материалов в затор, поскольку в конечный дистиллят попадет больше летучих ароматических соединений.

Вот видео, которое я нашел на Youtube, демонстрирует установку традиционного медного котла, молотка и червяка.

Если у вас есть какие-либо вопросы о thumpers, не стесняйтесь задавать их в разделе комментариев ниже и не забывайте ставить нам лайки в Facebook и Instagram!

Теплообменники — типы, конструкции, применение и руководство по выбору

Крупным планом часть теплообменника вода-воздух.

Изображение предоставлено: Alaettin YILDIRIM / Shutterstock.com

Теплообменники — это устройства, предназначенные для передачи тепла между двумя или более жидкостями, то есть жидкостями, парами или газами, с разными температурами. В зависимости от типа используемого теплообменника процесс теплопередачи может быть газ-газ, жидкость-газ или жидкость-жидкость и происходить через твердый сепаратор, который предотвращает смешивание текучих сред, или прямой поток жидкости. контакт. Другие характеристики конструкции, включая конструкционные материалы и компоненты, механизмы теплопередачи и конфигурации потока, также помогают классифицировать и классифицировать типы доступных теплообменников.Эти теплообменные устройства находят применение в самых разных отраслях промышленности, они спроектированы и изготовлены для использования как в процессах нагрева, так и в процессах охлаждения.

Эта статья посвящена теплообменникам, исследует их различные конструкции и типы и объясняет их соответствующие функции и механизмы. Кроме того, в этой статье приводятся рекомендации по выбору и общие области применения для каждого типа теплообменного устройства.

Термодинамика теплообменника

Конструкция теплообменника — это упражнение в термодинамике, науке, изучающей поток тепловой энергии, температуру и взаимосвязь с другими формами энергии.Чтобы понять термодинамику теплообменника, хорошей отправной точкой является изучение трех способов передачи тепла — теплопроводности, конвекции и излучения. В следующих разделах представлен обзор каждого из этих режимов теплопередачи.

Проводимость

Проводимость — это передача тепловой энергии между материалами, находящимися в контакте друг с другом. Температура — это мера средней кинетической энергии молекул в материале — более теплые объекты (которые имеют более высокую температуру) демонстрируют большее молекулярное движение.Когда более теплый объект соприкасается с более холодным объектом (тем, который имеет более низкую температуру), происходит передача тепловой энергии между двумя материалами, при этом более холодный объект получает больше энергии, а более теплый объект становится менее энергичным. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока не будет достигнуто тепловое равновесие.

Скорость, с которой тепловая энергия передается в материале за счет теплопроводности, определяется следующим выражением:

В этом выражении Q представляет количество тепла, передаваемого через материал во времени t , ΔT — разность температур между одной стороной материала и другой (температурный градиент), A — это площадь поперечного сечения материала, а d — толщина материала.Константа k известна как теплопроводность материала и является функцией внутренних свойств материала и его структуры. Воздух и другие газы обычно имеют низкую теплопроводность, в то время как неметаллические твердые вещества показывают более высокие значения, а металлические твердые тела обычно показывают самые высокие значения.

Конвекция

Конвекция — это передача тепловой энергии от поверхности за счет движения нагретой жидкости, такой как воздух или вода.Большинство жидкостей расширяются при нагревании и, следовательно, становятся менее плотными и поднимаются по сравнению с другими более холодными частями жидкости. Таким образом, когда воздух в комнате нагревается, он поднимается к потолку, потому что он теплее и менее плотный, и передает тепловую энергию, когда сталкивается с более холодным воздухом в комнате, затем становится более плотным и снова падает на пол. Этот процесс создает поток естественной или свободной конвекции. Конвекция также может происходить за счет так называемой принудительной или вспомогательной конвекции, например, когда нагретая вода перекачивается по трубе, например, в системе водяного отопления.

Для свободной конвекции скорость передачи тепла выражается законом охлаждения Ньютона:

Где Q-точка — скорость передачи тепла, h _c — коэффициент конвективной теплопередачи, A — площадь поверхности, на которой происходит процесс конвекции, а ΔT — разница температур между поверхность и жидкость. Коэффициент конвективной теплопередачи h _c является функцией свойств жидкости, аналогично теплопроводности материала, упомянутого ранее в отношении проводимости.

Радиация

Тепловое излучение — это механизм передачи тепловой энергии, который включает в себя излучение электромагнитных волн от нагретой поверхности или объекта. В отличие от теплопроводности и конвекции, тепловому излучению не требуется промежуточная среда для переноса энергии волны. Все объекты, температура которых выше абсолютного нуля (-273,15 ^o C), излучают тепловое излучение в обычно широком спектральном диапазоне.

Чистая скорость радиационных потерь тепла может быть выражена с помощью закона Стефана-Больцмана следующим образом:

, где Q — теплопередача в единицу времени, T _ч — температура горячего объекта (в абсолютных единицах, ^o K), T _c — температура более холодной окружающей среды (также в абсолютных единицах, ^o K), σ — постоянная Стефана-Больцмана (значение которой равно 5.6703 x 10 ^-8 Вт / м ² K ⁴ ). Термин, представленный как ε , представляет собой коэффициент излучения материала и может иметь значение от 0 до 1, в зависимости от характеристик материала и его способности отражать, поглощать или передавать излучение. Это также функция температуры материала.

Основные принципы теплообменников

Независимо от типа и конструкции, все теплообменники работают в соответствии с одними и теми же фундаментальными принципами, а именно нулевым, первым и вторым законами термодинамики, которые описывают и диктуют перенос или «обмен» тепла от одной жидкости к другой.

• Нулевой закон термодинамики гласит, что термодинамические системы, находящиеся в тепловом равновесии, имеют одинаковую температуру. Более того, если каждая из двух систем находится в тепловом равновесии с третьей системой, то две первые системы должны быть в равновесии друг с другом; таким образом, все три системы имеют одинаковую температуру. Этот закон, предшествующий трем другим законам термодинамики по порядку, но не в развитии, не только выражает тепловое равновесие как переходное свойство, но также определяет понятие температуры и устанавливает ее как измеримое свойство термодинамических систем.
• Первый закон термодинамики основан на нулевом законе, устанавливая внутреннюю энергию ( U ) как еще одно свойство термодинамических систем и указывая влияние тепла и работы на внутреннюю энергию системы и энергию окружающей среды. Кроме того, первый закон, также называемый законом обмена энергией, по существу, гласит, что энергия не может быть создана или уничтожена, а только передана другой термодинамической системе или преобразована в другую форму (например,г., обогревать или работать).

  Например, если тепло поступает в систему из окружающей среды, происходит соответствующее увеличение внутренней энергии системы и уменьшение энергии окружающей среды. Этот принцип можно проиллюстрировать следующим уравнением, где ΔU _{система} представляет внутреннюю энергию системы, а ΔU _{окружающей среды} представляет внутреннюю энергию окружающей среды:

• Второй закон термодинамики устанавливает энтропию ( S ) как дополнительное свойство термодинамических систем и описывает естественную и неизменную тенденцию Вселенной и любой другой замкнутой термодинамической системы к увеличению энтропии с течением времени.Этот принцип можно проиллюстрировать следующим уравнением, где ΔS представляет собой изменение энтропии, ΔQ представляет собой изменение тепла, добавляемого к системе, а T представляет собой абсолютную температуру:

  Он также используется для объяснения тенденции двух изолированных систем — когда они могут взаимодействовать и свободны от всех других влияний — двигаться к термодинамическому равновесию. Как установлено вторым законом, энтропия может только увеличиваться, но не уменьшаться; следовательно, каждая система по мере увеличения энтропии неизменно движется к наивысшему значению, достижимому для указанной системы.При этом значении система достигает состояния равновесия, при котором энтропия больше не может увеличиваться (поскольку она максимальна) или уменьшаться, поскольку это действие нарушит Второй закон. Следовательно, единственные возможные изменения системы — это те, в которых энтропия не претерпевает изменений (то есть отношение тепла, добавленного или отведенного к системе, к абсолютной температуре остается постоянным).

В целом эти принципы определяют основные механизмы и операции теплообменников; Нулевой закон устанавливает температуру как измеримое свойство термодинамических систем, Первый закон описывает обратную зависимость между внутренней энергией системы (и ее преобразованными формами) и энергией окружающей среды, а Второй закон выражает тенденцию двух взаимодействующих систем к двигаться к тепловому равновесию.Таким образом, теплообменники работают, позволяя жидкости более высокой температуры ( F ₁ ) взаимодействовать — прямо или косвенно — с жидкостью более низкой температуры ( F ₂ ), что позволяет тепло для передачи от F ₁ к F ₂ для перехода к равновесию. Эта передача тепла приводит к снижению температуры для F ₁ и увеличению температуры для F ₂ .В зависимости от того, нацелено ли приложение на нагрев или охлаждение жидкости, этот процесс (и устройства, которые его используют) можно использовать для направления тепла к системе или от нее, соответственно.

Расчетные характеристики теплообменника

Как указано выше, все теплообменники работают по одним и тем же основным принципам. Однако эти устройства можно классифицировать и классифицировать по-разному в зависимости от их конструктивных характеристик. К основным характеристикам, по которым можно отнести теплообменники, относятся:

• Конфигурация потока
• Способ строительства
• Механизм теплопередачи

Конфигурация потока

Конфигурация потока, также называемая устройством потока, теплообменника относится к направлению движения текучих сред внутри теплообменника относительно друг друга.В теплообменниках используются четыре основные конфигурации потока:

• Попутный поток
• Противоток
• Поперечный поток
• Гибридный поток

Попутный поток

Теплообменники с прямоточным потоком , также называемые теплообменниками с параллельным потоком, представляют собой теплообменные устройства, в которых жидкости движутся параллельно и в одном направлении друг с другом. Хотя такая конфигурация обычно приводит к более низкой эффективности, чем устройство противотока, она также обеспечивает максимальную тепловую однородность по стенкам теплообменника.

Противоток

Противоточные теплообменники , также известные как противоточные теплообменники, спроектированы таким образом, что жидкости движутся антипараллельно (т. Е. Параллельно, но в противоположных направлениях) друг другу внутри теплообменника. Наиболее часто используемая из конфигураций потока, устройство противотока обычно демонстрирует наивысшую эффективность, поскольку оно обеспечивает наибольшую теплопередачу между жидкостями и, следовательно, наибольшее изменение температуры.

Поперечный поток

В теплообменниках перекрестного тока жидкости текут перпендикулярно друг другу. Эффективность теплообменников, в которых используется эта конфигурация потока, находится между противоточными и прямоточными теплообменниками.

Гибридный поток

Теплообменники с гибридным потоком демонстрируют некоторую комбинацию характеристик ранее упомянутых конфигураций потока. Например, конструкции теплообменников могут использовать несколько потоков и устройств (например,g., устройства как противотока, так и с поперечным потоком) в одном теплообменнике. Эти типы теплообменников обычно используются с учетом ограничений приложения, таких как пространство, бюджетные затраты или требования к температуре и давлению.

На рисунке 1 ниже показаны различные доступные конфигурации потока, включая конфигурацию с перекрестным / противотоком, которая является примером конфигурации гибридного потока.

Рисунок 1 — Конфигурации потока теплообменника

Метод строительства

В то время как в предыдущем разделе теплообменники были классифицированы на основе типа используемой конфигурации потока, в этом разделе они классифицируются на основе их конструкции.Конструктивные характеристики, по которым можно классифицировать эти устройства, включают:

• Рекуперативная и регенеративная
• Прямые и косвенные
• Статическая и динамическая
• Типы используемых компонентов и материалов

Рекуперативная и регенеративная

Теплообменники можно разделить на рекуперативные теплообменники и рекуперативные теплообменники.

Разница между рекуперативными и регенеративными системами теплообменников заключается в том, что в рекуперативных теплообменниках (обычно называемых рекуператорами) каждая жидкость одновременно протекает через свой собственный канал внутри теплообменника.С другой стороны, регенеративные теплообменники , также называемые емкостными теплообменниками или регенераторами, поочередно позволяют более теплым и более холодным жидкостям проходить через один и тот же канал. И рекуператоры, и регенераторы могут быть далее разделены на различные категории теплообменников, такие как прямые или косвенные, статические или динамические, соответственно. Из двух указанных типов рекуперативные теплообменники чаще используются в промышленности.

Прямая и косвенная

Рекуперативные теплообменники используют процессы прямой или косвенной контактной передачи для обмена теплом между жидкостями.

В теплообменниках с прямым контактом жидкости не разделяются внутри устройства, а тепло передается от одной жидкости к другой посредством прямого контакта. С другой стороны, в непрямых теплообменниках жидкости остаются отделенными друг от друга теплопроводными компонентами, такими как трубы или пластины, на протяжении всего процесса теплопередачи. Компоненты сначала получают тепло от более теплой жидкости, когда она течет через теплообменник, а затем передают тепло более холодной жидкости, когда она течет через теплообменник.Некоторые из устройств, в которых используются процессы прямой контактной передачи, включают градирни и паровые инжекторы, в то время как устройства, в которых используются процессы косвенной контактной передачи, включают трубчатые или пластинчатые теплообменники.

Статическая и динамическая

Существует два основных типа регенеративных теплообменников — статические теплообменники и динамические теплообменники. В статических регенераторах (также известных как регенераторы с неподвижным слоем) материал и компоненты теплообменника остаются неподвижными при прохождении жидкости через устройство, в то время как в динамических регенераторах материал и компоненты перемещаются в процессе теплопередачи.Оба типа подвержены риску перекрестного загрязнения между потоками текучей среды, что требует тщательного проектирования во время производства.

В одном примере статического типа более теплая жидкость проходит через один канал, тогда как более холодная жидкость проходит через другой в течение фиксированного периода времени, в конце которого с помощью быстродействующих клапанов происходит реверсирование потока, так что два жидкости переключают каналы. В примере динамического типа обычно используется вращающийся теплопроводный компонент (например,g., барабан), через который непрерывно протекают более теплые и более холодные жидкости, хотя и отдельными, изолированными секциями. По мере вращения компонента любая заданная секция поочередно проходит через потоки более теплого пара и более холодного пара, позволяя компоненту поглощать тепло от более теплой жидкости и передавать тепло более холодной жидкости по мере прохождения через нее. На рисунке 2 ниже изображен процесс теплопередачи в регенераторе роторного типа с противоточной конфигурацией.

Рисунок 2 — Теплообмен в регенераторе роторного типа

Компоненты и материалы теплообменника

В теплообменниках можно использовать несколько типов компонентов, а также широкий спектр материалов, из которых они изготовлены.Используемые компоненты и материалы зависят от типа теплообменника и его предполагаемого применения.

Некоторые из наиболее распространенных компонентов, используемых для создания теплообменников, включают кожухи, трубки, спиральные трубки (змеевики), пластины, ребра и адиабатические колеса. Более подробная информация о том, как эти компоненты работают в теплообменнике, будет предоставлена ​​в следующем разделе (см. Типы теплообменников).

В то время как металлы очень подходят — и широко используются — для изготовления теплообменников из-за их высокой теплопроводности, как в случае теплообменников из меди, титана и нержавеющей стали, другие материалы, такие как графит, керамика, композиты или пластмассы , может дать большие преимущества в зависимости от требований приложения теплопередачи.

Рисунок 3 — Классификация теплообменников по конструкции

Примечания: * Теплообменные устройства, перечисленные под строительной классификацией, являются лишь небольшой частью из имеющихся.
** Представленная классификация соответствует информации, опубликованной на сайте Thermopedia.com.

Механизм теплопередачи

В теплообменниках используются два типа механизмов теплопередачи — однофазный или двухфазный.

В однофазных теплообменниках текучие среды не претерпевают никаких фазовых превращений в процессе теплопередачи, что означает, что как более теплые, так и более холодные жидкости остаются в том же состоянии вещества, в котором они попали в теплообменник.Например, в приложениях теплопередачи вода-вода более теплая вода теряет тепло, которое затем передается более холодной воде и не превращается в газ или твердое вещество.

С другой стороны, в двухфазных теплообменниках текучие среды действительно испытывают фазовый переход во время процесса теплопередачи. Фазовое изменение может происходить в одной или обеих участвующих текучих средах, приводя к переходу из жидкости в газ или из газа в жидкость. Обычно устройства, в которых используется двухфазный механизм теплопередачи, требуют более сложных конструктивных решений, чем устройства, в которых используется однофазный механизм теплопередачи.Некоторые из доступных типов двухфазных теплообменников включают бойлеры, конденсаторы и испарители.

Типы теплообменников

Исходя из указанных выше конструктивных характеристик, доступно несколько различных вариантов теплообменников. Некоторые из наиболее распространенных вариантов, используемых в промышленности, включают:

• Кожухотрубные теплообменники
• Теплообменники двухтрубные
• Пластинчатые теплообменники
• Конденсаторы, испарители и котлы

Кожухотрубные теплообменники

Наиболее распространенный тип теплообменников, кожухотрубных теплообменников состоит из одной трубы или ряда параллельных трубок (т.е. пучок труб), заключенный в герметичный цилиндрический сосуд высокого давления (т.е. оболочку). Конструкция этих устройств такова, что одна жидкость протекает через меньшую трубку (и), а другая жидкость течет вокруг ее / их внешней (их) стороны и между ними / ими внутри герметичной оболочки. Другие конструктивные характеристики, доступные для этого типа теплообменника, включают ребристые трубы, одно- или двухфазную теплопередачу, противоток, прямоточный или перекрестный поток, а также однопроходные, двух- или многопроходные конфигурации.

Некоторые из типов кожухотрубных теплообменников включают спиральные змеевики и двухтрубные теплообменники, а некоторые из применений включают предварительный нагрев, охлаждение масла и производство пара.

Пучок труб теплообменника крупным планом.

Изображение предоставлено: Антон Москвитин / Shutterstock.com

Двухтрубный теплообменник

Кожухотрубный теплообменник, двухтрубные теплообменники используют простейшую конструкцию и конфигурацию теплообменника, состоящую из двух или более концентрических цилиндрических труб или трубок (одна большая труба и одна или несколько меньших трубок).В соответствии с конструкцией всех кожухотрубных теплообменников одна жидкость течет через меньшую трубу (и), а другая жидкость течет вокруг меньшей трубы (ов) внутри большей трубы.

Требования к конструкции двухтрубных теплообменников включают характеристики рекуперативного и косвенного типов, упомянутых ранее, поскольку жидкости остаются разделенными и текут по своим каналам на протяжении всего процесса теплопередачи. Однако существует некоторая гибкость в конструкции двухтрубных теплообменников, поскольку они могут быть спроектированы с прямоточным или противоточным потоком и использоваться модульно в последовательной, параллельной или последовательно-параллельной конфигурации внутри системы.Например, на рисунке 4 ниже показан перенос тепла в изолированном двухтрубном теплообменнике с прямоточной конфигурацией.

Рисунок 4 — Теплообмен в двухтрубном теплообменнике

Пластинчатые теплообменники

Пластинчатые теплообменники, также называемые пластинчатыми теплообменниками, состоят из нескольких тонких гофрированных пластин, связанных вместе. Каждая пара пластин создает канал, по которому может течь одна жидкость, и пары уложены друг на друга и прикреплены — с помощью болтов, пайки или сварки — так, что между парами создается второй канал, через который может течь другая жидкость.

Также доступна стандартная пластинчатая конструкция с некоторыми вариациями, например, пластинчато-ребристые или пластинчатые теплообменники. Пластинчато-ребристые теплообменники используют ребра или распорки между пластинами и позволяют использовать несколько конфигураций потока и более двух потоков жидкости, проходящих через устройство. Пластинчатые теплообменники с подушками оказывают давление на пластины, чтобы повысить эффективность теплопередачи по поверхности пластины. Некоторые из других доступных типов включают пластинчатые и рамные, пластинчатые и кожуховые и спирально-пластинчатые теплообменники.

Пластинчатый теплообменник крупным планом.

Кредит изображения: withGod / Shutterstock.com

Конденсаторы, испарители и котлы

Котлы, конденсаторы и испарители — это теплообменники, в которых используется двухфазный механизм теплопередачи. Как упоминалось ранее, в двухфазных теплообменниках одна или несколько текучих сред претерпевают фазовое изменение во время процесса теплопередачи, переходя либо из жидкости в газ, либо из газа в жидкость.

Конденсаторы — это теплообменные устройства, которые забирают нагретый газ или пар и охлаждают их до точки конденсации, превращая газ или пар в жидкость.С другой стороны, в испарителях и котлах процесс теплопередачи переводит жидкости из жидкой формы в газообразную или парообразную.

Другие варианты теплообменников

Теплообменники используются во множестве областей применения в самых разных отраслях промышленности. Следовательно, существует несколько вариантов теплообменников, каждый из которых соответствует требованиям и спецификациям конкретного применения. Помимо вариантов, упомянутых выше, доступны другие типы, включая теплообменники с воздушным охлаждением, теплообменники с вентиляторным охлаждением и теплообменники с адиабатическим колесом.

Рекомендации по выбору теплообменника

Несмотря на то, что существует широкий спектр теплообменников, пригодность каждого типа (и его конструкции) для передачи тепла между жидкостями зависит от технических характеристик и требований приложения. Эти факторы в значительной степени определяют оптимальную конструкцию желаемого теплообменника и влияют на соответствующие расчеты номинальных характеристик и размеров.

Некоторые из факторов, которые профессионалы отрасли должны учитывать при проектировании и выборе теплообменника, включают:

• Тип жидкостей, поток жидкости и их свойства
• Требуемая тепловая мощность
• Ограничения по размеру
• Стоимость

Тип жидкости, поток и свойства

Конкретный тип жидкостей — e.г., воздух, вода, масло и т. д. — задействованные, а также их физические, химические и термические свойства — например, фаза, температура, кислотность или щелочность, давление и скорость потока и т. д. — помогают определить конфигурацию потока и наиболее подходящую конструкцию. для этого конкретного приложения теплопередачи.

Например, если речь идет о коррозионных жидкостях, жидкостях с высокой температурой или под высоким давлением, конструкция теплообменника должна выдерживать высокие нагрузки в процессе нагрева или охлаждения. Одним из методов выполнения этих требований является выбор конструкционных материалов, обладающих желаемыми свойствами: графитовые теплообменники демонстрируют высокую теплопроводность и коррозионную стойкость, керамические теплообменники могут выдерживать температуры, превышающие точки плавления многих обычно используемых металлов, а пластиковые теплообменники обеспечивают высокую теплопроводность и устойчивость к коррозии. недорогая альтернатива, которая сохраняет умеренную степень коррозионной стойкости и теплопроводности.

Керамический теплообменник

Изображение предоставлено: CG Thermal

Другой метод заключается в выборе конструкции, подходящей для свойств жидкости: пластинчатые теплообменники могут работать с жидкостями от низкого до среднего давления, но с более высокими расходами, чем другие типы теплообменников, а двухфазные теплообменники необходимы при работе с жидкостями, которые требуют фазового перехода в процессе теплопередачи. Другие свойства текучей среды и потока текучей среды, которые специалисты отрасли могут учитывать при выборе теплообменника, включают вязкость текучей среды, характеристики загрязнения, содержание твердых частиц и присутствие водорастворимых соединений.

Тепловые выходы

Тепловая мощность теплообменника относится к количеству тепла, передаваемому между жидкостями, и соответствующему изменению температуры в конце процесса теплопередачи. Передача тепла внутри теплообменника приводит к изменению температуры в обеих жидкостях, понижая температуру одной жидкости при отводе тепла и повышая температуру другой жидкости при добавлении тепла. Желаемая тепловая мощность и скорость теплопередачи помогают определить оптимальный тип и конструкцию теплообменника, поскольку некоторые конструкции теплообменников предлагают более высокие скорости теплопередачи через нагреватель и могут выдерживать более высокие температуры, чем другие конструкции, хотя и с более высокой стоимостью.

Ограничения по размеру

После выбора оптимального типа и конструкции теплообменника распространенной ошибкой является покупка слишком большого для данного физического пространства. Часто более разумно приобрести теплообменное устройство такого размера, который оставляет место для дальнейшего расширения или добавления, чем выбирать устройство, которое полностью охватывает пространство. Для применений с ограниченным пространством, например, в самолетах или автомобилях, компактные теплообменники обеспечивают высокую эффективность теплопередачи в меньших и более легких решениях.Эти теплообменные устройства характеризуются высоким отношением площади поверхности теплообмена к объему, поэтому доступны несколько вариантов этих теплообменников, в том числе компактные пластинчатые теплообменники. Как правило, эти устройства имеют соотношение ≥700 м ² / м ³ для приложений газ-газ и ≥400 м ² / м ³ для жидкостей и газов. газовые приложения.

Стоимость

Стоимость теплообменника включает не только начальную цену оборудования, но также затраты на установку, эксплуатацию и техническое обслуживание в течение всего срока службы устройства.Несмотря на то, что необходимо выбрать теплообменник, который эффективно удовлетворяет требованиям приложений, также важно учитывать общие затраты на выбранный теплообменник, чтобы лучше определить, стоит ли оно вложенных средств. Например, изначально дорогой, но более прочный теплообменник может привести к снижению затрат на техническое обслуживание и, следовательно, к меньшим общим расходам в течение нескольких лет, в то время как более дешевый теплообменник может быть изначально менее дорогим, но потребует нескольких ремонтов и замен. в те же сроки.

Оптимизация дизайна

Проектирование оптимального теплообменника для конкретного применения (с конкретными спецификациями и требованиями, указанными выше) включает определение изменения температуры жидкостей, коэффициента теплопередачи и конструкции теплообменника и их соотнесение со скоростью теплопередачи. . Две основные проблемы, которые возникают при достижении этой цели, — это расчет номинальных характеристик и размеров устройства.

Рейтинг относится к расчету тепловой эффективности (т.е. эффективность) теплообменника заданной конструкции и размера, включая скорость теплопередачи, количество тепла, передаваемого между жидкостями и соответствующее изменение температуры, а также общее падение давления на устройстве. Определение размеров относится к расчету требуемых общих размеров теплообменника (т. Е. Площади поверхности, доступной для использования в процессе теплопередачи), включая длину, ширину, высоту, толщину, количество компонентов, геометрию и расположение компонентов, и т.п., для приложения с заданными техническими характеристиками и требованиями. Конструктивные характеристики теплообменника — например, конфигурация потока, материал, компоненты конструкции, геометрия и т. Д. — влияют как на номинальные характеристики, так и на расчет размеров. В идеале, оптимальная конструкция теплообменника для конкретного применения находит баланс (с факторами, оптимизированными в соответствии с указаниями разработчика) между номинальной мощностью и размером, который удовлетворяет технологическим спецификациям и требованиям при минимально необходимых затратах.

Применение теплообменников

Теплообменники — это устройства, используемые в промышленности как для нагрева, так и для охлаждения.Доступны несколько вариантов теплообменников, которые находят применение в самых разных отраслях промышленности, в том числе:

В таблице 1 ниже указаны некоторые из общих отраслей промышленности и применения ранее упомянутых типов теплообменников.

Таблица 1 — Отрасли и области применения теплообменников по типам

Сводка

Это руководство дает общее представление о теплообменниках, доступных конструкциях и типах, их применениях и особенностях использования. Дополнительная информация о покупке теплообменников доступна в Руководстве по покупке теплообменников Thomas.

Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах обратитесь к другим руководствам и официальным документам Thomas или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, где вы найдете информацию о более чем 500 000 коммерческих и промышленных поставщиков.

Источники

1. https://www.engr.mun.ca/~yuri/Courses/MechanicalSystems/HeatExchangers.pdf
2. http://sky.kiau.ac.ir
3. http://web.mit.edu/16.unified/www/SPRING/propulsion/notes/node131.html
4. http://web.mit.edu/16.unified/www/FALL/thermodynamics/notes/node30.html
5. https://www.thomasnet.com/knowledge/white-paper/speciality-heat-exchangers-101
6. https://www.livescience.com/50833-zeroth-law-thermodynamics.html
7. https: // курсы.lumenlearning.com/introchem/chapter/the-three-laws-of-thermodynamics/
8. https://chem.libretexts.org
9. http://physicalworld.org
10. https://link.springer.com
11. https://thefreeanswer.com/question/regenerative-heat-exchanger-static-type-regenerative-heat-exchanger-differ-dynamic-type/
12. http://hedhme.com
13. https://www.kau.edu.sa/Files/0052880/Subjects/GuideLinesAndPracticeForThermalDesignOfHeatExchangersN2.pdf
14. https: // www.scribd.com/doc/132

    /Boilers-Evaporators-Condensers-Kakac

Прочие изделия из теплообменников

Больше из Process Equipment

Справочник по воде

— Открытые рециркуляционные системы охлаждения

В открытой рециркуляционной системе охлаждения для охлаждения технологического оборудования многократно используется одна и та же вода. Тепло, поглощаемое в процессе, необходимо отводить, чтобы можно было повторно использовать воду. Для этого используются градирни, брызговики и испарительные конденсаторы.

Открытые рециркуляционные системы охлаждения позволяют сэкономить огромное количество пресной воды по сравнению с альтернативным методом — прямоточным охлаждением.Количество воды, сбрасываемой в отходы, значительно сокращается при использовании метода открытой рециркуляции, а химическая очистка более экономична. Однако открытые рециркуляционные системы охлаждения по своей природе связаны с большим количеством проблем, связанных с обработкой, чем прямоточные системы:

• охлаждение за счет испарения увеличивает концентрацию растворенных твердых частиц в воде, повышая склонность к коррозии и осаждению
• относительно более высокие температуры значительно увеличивают коррозионный потенциал
• более длительное время удерживания и более теплая вода в открытой рециркуляционной системе увеличивают тенденцию к биологическому росту
• Переносимые по воздуху газы, такие как диоксид серы, аммиак или сероводород, могут абсорбироваться из воздуха, вызывая более высокую скорость коррозии
• микроорганизмов, питательных веществ и потенциальных загрязнителей также могут поглощаться водой через градирню

ГРАДУСЫ

Градирни — наиболее распространенный метод отвода тепла в открытых рециркуляционных системах охлаждения.Они предназначены для обеспечения интимного контакта воздуха и воды. Отвод тепла происходит в основном за счет испарения части охлаждающей воды. Некоторая ощутимая потеря тепла (прямое охлаждение воды воздухом) также имеет место, но это лишь небольшая часть общего отвода тепла.

Типы башен

Градирни классифицируются по типу тяги (естественная или механическая) и направлению воздушного потока (поперечный или противоточный). Башни с механической тягой подразделяются на башни с принудительной или вытяжной тягой.

Башни с естественной тягой. Башни с естественной тягой, которые иногда называют «гиперболическими» из-за характерной формы и функции дымоходов, не требуют вентиляторов. Они разработаны с учетом разницы в плотности между воздухом, поступающим в башню, и более теплым воздухом внутри башни. Теплый влажный воздух внутри градирни имеет меньшую плотность, поэтому он поднимается по мере того, как более плотный, прохладный воздух втягивается у основания градирни. Высокий (до 500 футов) дымоход необходим для обеспечения достаточного притока воздуха.Башни с естественной тягой могут быть противоточными или поперечными. Изображенная башня представляет собой модель с поперечным потоком. Заливка находится вне оболочки, образуя кольцо вокруг основания. В противоточной модели заполнение находится внутри оболочки. В обеих моделях пустой дымоход составляет большую часть высоты башни.

Механические вытяжные башни. В градирнях с механической тягой используются вентиляторы для перемещения воздуха через градирню. В конструкции с принудительной тягой вентиляторы нагнетают воздух в нижнюю часть башни. Практически все градирни являются противоточными.В градирнях с искусственной тягой наверху установлен вентилятор для втягивания воздуха через градирню. Эти градирни могут использовать как поперечные, так и противоточные воздушные потоки и имеют тенденцию быть больше, чем градирни с принудительной тягой.

Противоточные башни. В противоточных башнях воздух движется вверх, а не вниз по потоку воды. Такая конструкция обеспечивает хороший теплообмен, поскольку самый холодный воздух контактирует с самой холодной водой. Коллекторы и форсунки обычно используются для распределения воды в противоточных башнях.

Crossflow Towers. В градирнях с поперечным потоком воздух проходит горизонтально через нисходящий поток воды. Конструкция с поперечным потоком обеспечивает более легкий путь для воздуха, тем самым увеличивая воздушный поток при заданной мощности вентилятора. Башни с поперечным потоком обычно имеют систему подачи под действием силы тяжести — распределительную площадку с равномерно расположенными измерительными отверстиями для распределения воды. Часто палубу покрывают, чтобы предотвратить рост водорослей.

Компоненты градирни

Заполнить раздел. Секция заполнения — самая важная часть башни.Различные типы насадок или насадок используются для равномерного распределения воды и увеличения площади поверхности воды для более эффективного испарения. Первоначально заливка состояла из «брызговиков» из красного дерева или обработанной под давлением пихты. Брызговики теперь доступны и из пластика. Другие типы заливки включают пластиковую решетку, керамический кирпич и пленочный наполнитель.

Пленочный наполнитель стал очень популярным в последние годы. Он состоит из плотно уложенных гофрированных вертикальных листов, которые заставляют воду стекать через градирню очень тонкой пленкой.Пленочный наполнитель обычно изготавливается из пластика. Поливинилхлорид (ПВХ) обычно используется в системах с максимальной температурой воды 130 ° F или ниже. Хлорированный ПВХ (ХПВХ) может выдерживать температуры примерно до 165 ° F.

Пленочный наполнитель обеспечивает большую охлаждающую способность в данном пространстве, чем наполнитель брызг. Брызговик может быть частично или полностью заменен пленочным наполнителем для увеличения производительности существующей градирни. Из-за очень близкого расстояния пленочный наполнитель очень чувствителен к различным типам осаждения.В некоторых системах происходило отложение карбоната кальция и загрязнение взвешенными твердыми частицами. Технологические загрязнители, такие как масло и жир, могут быть прямыми загрязнителями и / или приводить к сильному биологическому росту на заливке. Осаждение любого типа может серьезно снизить эффективность охлаждения градирни.

Жалюзи. Жалюзи. Жалюзи используются для того, чтобы направлять воздушный поток в градирню и минимизировать потери на ветер (разбрызгивание воды или выветривание по бокам градирни).

Сепараторы. Сепараторы сноса. «Дрейф» — это термин, используемый для описания уносимых в воздух капель воды, покидающих верхнюю часть башни. Поскольку дрейф имеет тот же состав, что и циркулирующая вода, его не следует путать с испарением. Снос следует свести к минимуму, поскольку он расходует воду и может вызвать появление пятен на зданиях и автомобилях на некотором расстоянии от башни. Каплеуловители резко изменяют направление воздушного потока, передавая центробежную силу для отделения воды от воздуха. Ранние каплеуловители изготавливались из красного дерева в форме елочки.Современные каплеуловители обычно изготавливаются из пластика и бывают разных форм. Они более эффективны в устранении сноса, чем ранние версии из дерева, но вызывают меньший перепад давления.

Подход к влажному термометру, диапазон охлаждения

Градирни предназначены для охлаждения воды до определенной температуры при заданном наборе условий. «Температура по влажному термометру» — это самая низкая температура, до которой вода может быть охлаждена за счет испарения. Конструировать градирню для охлаждения до температуры влажного термометра непрактично.Разница между температурой холодного поддона и температурой по влажному термометру называется «подходом». Башни обычно проектируются под углом 7-15 ° F. Разница температур между горячей возвратной водой и холодной водой в поддоне называется «диапазоном охлаждения» (DT). Диапазон охлаждения обычно составляет около 10-25 ° F, но в некоторых системах может достигать 40 ° F.

ЦИКЛЫ КОНЦЕНТРАЦИИ, ВОДНЫЙ БАЛАНС

Расчет циклов концентрирования

Вода циркулирует через технологические теплообменники и градирню со скоростью, называемой «скоростью рециркуляции».«Вода теряется из системы из-за испарения и продувки. Для целей расчета продувка определяется как все потери воды без испарения (ветер, дрейф, утечки и преднамеренная продувка).

Подпитка добавляется в систему для замены испарения и продувки.

Приблизительно 1000 британских тепловых единиц теряется из воды на каждый фунт испарившейся воды. Это соответствует испарению около 1% охлаждающей воды на каждые 10 ° F падения температуры в градирне.Следующее уравнение описывает эту взаимосвязь между испарением, скоростью рециркуляции и изменением температуры:

где: E = испарение, галлонов в минуту RR = скорость рециркуляции, галлонов в минуту

DT = диапазон охлаждения, ° F F = коэффициент испарения

Коэффициент испарения F равен 1, когда все охлаждение происходит за счет испарения. Для простоты часто предполагается, что это так. На самом деле F зависит от относительной влажности и температуры сухого термометра. Фактическое значение F для системы обычно находится между 0.75 и 1,0, но может достигать 0,6 в очень холодную погоду.

По мере испарения чистой воды в оборотной воде остаются минералы, что делает ее более концентрированной, чем в подпиточной воде. Обратите внимание, что продувка имеет тот же химический состав, что и оборотная вода. «Циклы концентрирования» (или «циклы») представляют собой сравнение уровня растворенных твердых частиц продувки с подпиточной водой. При 3 циклах концентрирования продувка имеет в три раза концентрацию твердых веществ в составе подпитки.

Циклы можно рассчитать путем сравнения концентраций растворимого компонента в потоках подпитки и продувки.Поскольку хлорид и сульфат растворимы даже при очень высоких концентрациях, они являются хорошим выбором для измерения. Однако результаты расчета могут быть недействительными, если в систему подается хлор или серная кислота как часть программы очистки воды.

Циклы, основанные на проводимости, часто используются как простой способ автоматизации продувки. Однако циклы, основанные на проводимости, могут быть немного выше, чем циклы, основанные на отдельных компонентах, из-за добавления хлора, серной кислоты и химикатов для обработки.

Используя любой подходящий компонент:

Циклы концентрации можно также выразить следующим образом:

где: MU = подпитка (испарение + продувка), галлонов в минуту BD = продувка, галлонов в минуту

Обратите внимание, что зависимость, основанная на скорости потока в галлонах в минуту, является обратной зависимостью концентрации.

Если E + BD заменяется на MU:

где:

E = испарение Решив для продувки, это уравнение принимает вид:

Это очень полезное уравнение для обработки охлаждающей воды.После определения циклов концентрирования на основе концентраций подпитки и продувки можно рассчитать фактическую потерю продувки из системы или продувку, необходимую для поддержания системы в желаемом количестве циклов.

Поскольку химические вещества для обработки не теряются при испарении, необходимо заменять только химические вещества, потерянные при продувке (все потери воды без испарения). Таким образом, расчет продувки имеет решающее значение при определении скорости подачи и затрат на обработку.

Факторы, ограничивающие циклы концентрации

Физические ограничения. Существует ограничение на количество циклов, достижимых в градирне. Ветровая нагрузка, дрейф и утечка — все это источники непреднамеренной продувки. Дрейфовые потери до 0,2% от скорости рециркуляции в старых градирнях могут ограничить количество циклов до 5-10. Дополнительные потери из-за утечек и ветра могут еще больше ограничить некоторые старые системы. Новые башни часто имеют гарантии дрейфа 0,02% от скорости рециркуляции или меньше.Вновь построенные системы, в которых используются башни с высокоэффективными каплеуловителями и не имеют посторонних потерь, могут быть механически способны выдерживать 50-100 циклов и более.

Химические ограничения. По мере увеличения уровня растворенных в воде твердых частиц возрастают тенденции к коррозии и осаждению. Поскольку коррозия — это электрохимическая реакция, более высокая проводимость из-за более высокого содержания растворенных твердых веществ увеличивает скорость коррозии (дальнейшее обсуждение см. В главе 24). По мере приближения удельной проводимости, превышающей 10 000 мкм, подавление коррозии становится все труднее и дороже.

Некоторые соли обладают растворимостью при обратной температуре; то есть они менее растворимы при более высокой температуре и, таким образом, имеют тенденцию к образованию отложений на трубках горячего теплообменника. Многие соли также менее растворимы при более высоком pH. По мере того, как вода в градирне концентрируется и pH увеличивается, тенденция к осаждению солей, образующих накипь, увеличивается.

Карбонат кальция, так как он является одной из наименее растворимых солей, обычно образует накипь в открытых рециркуляционных системах охлаждения. Также могут встречаться силикаты кальция и магния, сульфат кальция и другие виды накипи.В отсутствие обработки существует широкий диапазон относительной растворимости карбоната кальция и гипса, формы сульфата кальция, обычно встречающейся в охлаждающих системах.

Отложения карбоната кальция можно качественно спрогнозировать с помощью индекса насыщения Ланжелье (LSI) и индекса стабильности Ризнара (RSI). Индексы определяются следующим образом:

Индекс насыщения Ланжелье = pHa — pHs Индекс стабильности Ризнара = 2 (pHs) — pHa

Значение pH (pH насыщения) является функцией общего содержания твердых веществ, температуры, кальция и щелочности.pHa — это фактический pH воды.

Положительный результат LSI указывает на склонность карбоната кальция к отложению. Индекс стабильности Ryznar показывает ту же тенденцию, когда вычисляется значение 6.0 или меньше. Более полное обсуждение LSI и RSI представлено в главе 25 «Системы контроля отложений и отложений — охлаждение».

С химической обработкой охлаждающей воды или без нее циклы концентрирования в конечном итоге ограничиваются невозможностью предотвратить образование накипи.

КОНТРОЛЬ ДЕПОЗИЦИИ

Как отмечалось ранее, в охлаждающей воде содержится много загрязняющих веществ, которые способствуют возникновению отложений.Здесь обсуждаются три основных типа отложений: образование накипи, общее загрязнение и биологическое загрязнение.

Образование чешуек

Образование накипи в системе охлаждения можно контролировать с помощью:

• минимизация циклов концентрации за счет управления продувкой
• добавление кислоты для предотвращения осаждения веществ, чувствительных к pH
• умягчение воды для снижения содержания кальция
• с использованием ингибиторов образования накипи для обеспечения работы в условиях перенасыщения

Контроль продувки. Увеличение продувки для ограничения циклов концентрирования — эффективный способ уменьшить возможность образования накипи в циркулирующей воде. Однако высокие скорости продувки не всегда допустимы и, в зависимости от качества воды, не всегда могут обеспечить полный контроль над отложениями. Во многих населенных пунктах запасы пресной воды ограничены и дороги.

Таблица 31-1. Скорость подпитки и продувки при различных циклах

Таблица 31-1. Скорость подпитки и продувки при различных циклах ^a

^a RR = 50 000 галлонов в минуту; DT = 20 ° F.

Образовавшийся CO ₂ отводится через градирню, а сульфат остается как побочный продукт.

Снижение pH за счет подачи кислоты также снижает склонность к образованию отложений других чувствительных к pH веществ, таких как силикат магния, гидроксид цинка и фосфат кальция.

Поскольку контроль подачи кислоты имеет решающее значение, следует использовать автоматизированную систему подачи. Избыточная подача кислоты способствует чрезмерной коррозии; потеря поступающей кислоты может привести к быстрому образованию накипи.Для правильного перемешивания следует использовать систему разбавления кислоты, чтобы предотвратить кислотное воздействие на бетонный отстойник.

Когда уровень сульфата подпиточной воды высок и / или градирня работает с высокой частотой циклов, подача серной кислоты может привести к образованию отложений сульфата кальция. Иногда в таких случаях вместо серной кислоты используют соляную кислоту. Однако это может привести к высокому содержанию хлоридов, что часто значительно увеличивает скорость коррозии, особенно точечной коррозии и / или растрескивания нержавеющей стали под напряжением.

Иногда предлагалось введение диоксида углерода в оборотную воду для контроля pH. Такая обработка снижает pH, но не снижает щелочность. Циркуляционная вода аэрируется каждый раз, когда проходит над градирней. Это снижает концентрацию углекислого газа в воде до равновесного значения для атмосферных условий, вызывая повышение pH. Быстрое повышение pH в башне может привести к образованию отложений карбоната кальция на заполнении башни. Из-за аэрации углекислый газ не циркулирует и должен подаваться в соответствии со скоростью рециркуляции системы.Обычно это не считается практическим средством контроля pH в открытых рециркуляционных системах.

Смягчение воды. Смягчение воды. Смягчение состава извести или побочного потока можно использовать для снижения содержания кальция и, часто, щелочности. Это снижает склонность воды к образованию отложений как карбоната кальция, так и сульфата кальция при заданном количестве циклов и уровне pH. Попутное умягчение извести также используется для снижения содержания кремнезема.

Ингибиторы образования накипи. Ингибиторы образования накипи.Системы охлаждения могут работать при более высоких циклах концентрации и / или более высоком pH, если применяются соответствующие ингибиторы образования отложений. Эти материалы мешают росту кристаллов, что позволяет работать в «перенасыщенных» условиях. Органические фосфаты, также называемые фосфонатами, обычно используются для подавления образования отложений карбоната кальция. Фосфонаты или различные полимерные материалы могут использоваться для подавления других типов отложений, таких как сульфат кальция и фосфат кальция.

Имеется относительно качественная подпиточная вода при различных циклах концентрирования.Без каких-либо химических добавок, эта вода ограничена 2 циклами. За 5 циклов pH составляет примерно 8,3, а LSI — +1,5. Система может работать без подачи кислоты, если используется ингибитор образования накипи. При 10 циклах без подачи кислоты LSI составляет +2,5, и вода обрабатывается ингибитором отложений карбоната кальция. При 15 циклах и без подачи кислоты теоретический pH составляет 9,2, а LSI — +3,2. В этом случае вода не может быть эффективно обработана за 15 циклов обычными ингибиторами карбоната кальция.Кислоту следует подавать для снижения pH до 8,7 или ниже, чтобы можно было использовать ингибитор образования отложений.

Таблица 31-2. Рециркуляция охлаждающей воды при различных циклах.

^a B, только продувка; B / S, продувка плюс ингибитор образования накипи; B / A / S, продувка плюс вспомогательное средство плюс ингибитор накипи CaCO3; X, не может работать.

Общий контроль загрязнения

Виды, не образующие накипи (железо, грязь, ил и другие обломки), также могут вызывать проблемы с отложениями.Поскольку эти материалы состоят из твердых частиц, их осаждение часто больше связано с потоком, чем с нагревом. Взвешенные твердые частицы имеют тенденцию выпадать в областях с низким расходом, таких как отстойник градирни и теплообменники с охлаждающей водой со стороны кожуха. Отстойник градирни служит не только резервуаром для воды, но и отстойником. Накопившиеся твердые частицы можно периодически удалять из отстойника с помощью вакуума или с помощью лопатки. Для сведения к минимуму загрязнения теплообменников можно использовать природные и синтетические полимеры различных типов.

Органические технологические загрязнители, такие как масла и смазки, могут попасть в систему из-за утечек теплообменника. Поверхностно-активные вещества можно использовать для смягчения воздействия этих материалов. Обрастание более подробно рассматривается в главе 25.

Контроль биологического обрастания

Открытая рециркуляционная система охлаждения обеспечивает благоприятную среду для биологического роста. Если этот рост не контролировать, может произойти серьезное биологическое загрязнение и ускоренная коррозия. Ингибиторы коррозии и средства контроля отложений не могут эффективно работать в присутствии биологических скоплений.

Полное обсуждение микроорганизмов и борьбы с биологическим обрастанием можно найти в главе 26. Окисляющие противомикробные вещества (например, доноры хлора и галогена) обсуждаются в главе 27.

ПРОГРАММЫ КОНТРОЛЯ КОРРОЗИИ

Добавление одного ингибитора коррозии, такого как фосфат или цинк, недостаточно для эффективной обработки открытой рециркуляционной системы охлаждения. Требуется комплексная программа обработки, направленная на устранение коррозии и всех типов отложений.Все программы ингибиторов коррозии требуют хорошей программы биологического контроля и, в некоторых случаях, дополнительных средств контроля отложений для конкретных загрязнителей.

Хроматные программы

В течение многих лет программы на основе хромата обеспечивали отличную защиту от коррозии для систем охлаждения. Однако вскоре было признано, что хромат, как тяжелый металл, связан с определенными опасностями для здоровья и окружающей среды. Обработка, в которой использовался один только хромат в концентрации 200-500 частей на миллион, быстро уступила место таким программам, как «Дианодический цинк», в которых использовались цинк и фосфат для снижения уровня хромата до 15-25 частей на миллион.

Федеральные правила, ограничивающие сброс хромата в приемные потоки, вызвали дальнейшие усилия по сокращению или устранению хромата. Самая последняя проблема, связанная с обработкой хроматом, связана с присутствием хромата в выносе градирни. При вдыхании шестивалентный хром считается канцерогеном. Поэтому с мая 1990 года использование хромата в комфортных градирнях было запрещено Агентством по охране окружающей среды. Ожидается, что к концу 1993 года использование хроматов в открытых рециркуляционных системах охлаждения будет полностью запрещено.

Ингибиторы коррозии меди

Хромат — хороший ингибитор коррозии как для меди, так и для стали. Следовательно, в большинстве программ на основе хроматов не требовалось никакого специального ингибитора коррозии меди. Однако большинство других ингибиторов для низкоуглеродистой стали не обеспечивают эффективной защиты медных сплавов. Следовательно, нехроматные программы обычно включают специальный ингибитор коррозии меди, когда в системе присутствуют медные сплавы.

Ранние фосфатно-фосфонатные программы

Во многих программах ранней антикоррозионной обработки использовались полифосфаты в относительно высоких концентрациях.В воде полифосфат подвергается процессу гидролиза, обычно называемому «реверсией», который возвращает его в его ортофосфатное состояние. В ранних программах этот процесс часто приводил к отложению ортофосфата кальция.

Более поздние усовершенствования использовали комбинации орто-, поли- и органических фосфатов. Общие диапазоны лечения следующие:

Был разработан более конкретный набор контрольных пределов в этих диапазонах, основанный на индивидуальных характеристиках воды и условиях эксплуатации системы. Там, где использовалась вода с низким содержанием кальция (т.е. менее 75 частей на миллион), часто добавлялся цинк для обеспечения желаемой защиты от коррозии.

При тщательном контроле уровней фосфатов, pH и циклов можно было достичь удовлетворительной защиты от коррозии с минимальным отложением. Однако здесь было мало места для ошибки, и отложение фосфата кальция часто было проблемой.

Dianodic II ®

Концепция Dianodic II ® произвела революцию в технологии бесхроматной обработки с ее введением в 1979 году. В этой программе используются относительно высокие уровни ортофосфата для создания защитной оксидной пленки на поверхностях из мягкой стали, обеспечивающей превосходное ингибирование коррозии. Использование высоких уровней фосфатов стало возможным благодаря разработке превосходных сополимеров на основе акрилата. Эти полимеры способны удерживать высокие уровни ортофосфата в растворе при типичных условиях охлаждающей воды, устраняя проблему отложения фосфата кальция, возникавшую в предыдущих программах.

Общие диапазоны управления для Dianodic II следующие:

Детальные диапазоны регулирования руды разработаны для отдельных систем на основе характеристик воды и условий эксплуатации системы.

Программы

Dianodic II успешно защищают системы охлаждения с момента их появления.Продолжающиеся исследования привели ко многим улучшениям в этом подходе к обработке, включая новые, более эффективные полимеры, которые расширили применимость к более разнообразным химическим свойствам воды. Наиболее широко используемая лечебная программа Dianodic II является отраслевым стандартом нехроматной обработки.

Программы щелочной обработки

Эксплуатация системы охлаждения в щелочном диапазоне pH 8,0–9,2 дает несколько преимуществ. Во-первых, вода по своей природе менее агрессивна, чем при более низком pH.Во-вторых, можно минимизировать или даже исключить подачу серной кислоты в зависимости от химического состава подпиточной воды и желаемых циклов. Система, использующая эту косметику, может выполнять программу щелочной обработки в диапазоне 4-10 циклов без подачи кислоты. Это устраняет высокие затраты на надлежащее обслуживание системы подачи кислоты, а также риски безопасности и проблемы обращения с кислотой.

Даже если кислоту невозможно удалить, щелочная работа все равно имеет преимущество. PH 8,0-9.0 соответствует диапазону щелочности, более чем вдвое превышающему pH 7,0-8,0. Следовательно, pH легче контролировать при более высоком pH, а более высокая щелочность обеспечивает большую буферную способность в случае избытка кислоты.

Недостатком щелочного режима является повышенный потенциал образования карбоната кальция и других отложений на основе кальция и магния. Это может ограничить циклы концентрации и потребовать использования средств контроля отложений.

Программы для щелочного цинка. Одна из самых эффективных щелочных программ основана на комбинации цинка и органического фосфата (фосфоната) для ингибирования коррозии. Цинк — отличный катодный ингибитор, позволяющий работать при более низких уровнях кальция и щелочности, чем при других щелочных обработках. Однако сброс продувки градирни, содержащей цинк, может быть сильно ограничен из-за его токсичности для водной среды. Программы на основе цинка наиболее применимы на предприятиях, где цинк может быть удален в процессе обработки отходов.

Щелочные фосфатные программы. Комбинации органических и неорганических фосфатов также используются для подавления коррозии при щелочном pH. Превосходная технология синтетических полимеров была применена для устранения многих проблем засорения, возникающих при ранних программах фосфатно-фосфонатной очистки. Из-за более высокого pH и щелочности требуемые уровни фосфатов ниже, чем при обработке Dianodic II. Общие диапазоны лечения следующие:

Неорганический фосфат 2-10 частей на миллион

Органический фосфат 3-8 частей на миллион

Кальций (как CaCO ₃ ) 75-1200 частей на миллион

pH 8.0-9,2

Органические программы

В полностью органических программах не используются неорганические фосфаты или цинк. Защиту от коррозии обеспечивают фосфонаты и органические ингибиторы пленкообразования. Эти программы обычно требуют диапазона pH 8,7-9,2, чтобы использовать карбонат кальция в качестве катодного ингибитора.

Программы на основе молибдата

Чтобы быть эффективным, только молибдат требует очень высоких концентраций обработки. Поэтому его обычно применяют на более низких уровнях (например,g., 2-20 частей на миллион) и в сочетании с другими ингибиторами, такими как неорганические и органические фосфаты. Многие исследователи считают, что молибдат в упомянутых выше концентрациях эффективен для борьбы с точечной коррозией мягкой стали. Поскольку молибдат более дорогой, чем большинство обычных ингибиторов коррозии, в миллионных долях, преимущество добавления молибдата необходимо сопоставить с дополнительными затратами. Использование молибдата может быть наиболее целесообразным, если выделение фосфата и / или цинка ограничено.

РАССМОТРЕНИЕ БУДУЩЕГО

Химическое влияние продувки системы охлаждения на принимающие потоки внимательно изучается в Соединенных Штатах, где очистка водных путей является приоритетной задачей.Ограничения по сбросу цинка и фосфата действуют во многих штатах. В настоящее время ведутся обширные исследования по разработке новых, более «экологически чистых» программ лечения, которые, вероятно, будут продолжены. Потребуются обширные испытания для определения токсичности и воздействия новых молекул на окружающую среду. Ответы непростые, и новые программы, вероятно, будут дороже, чем существующие технологии.

МОНИТОРИНГ И КОНТРОЛЬ ОЧИСТКИ ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ВОДЫ

Существует множество факторов, способствующих коррозии и загрязнению систем охлаждающей воды.Выбор и применение подходящих химикатов для обработки — лишь малая часть решения. Необходимы сложные программы мониторинга для выявления потенциальных проблем, чтобы можно было изменить программы лечения. Для точной настройки программ обработки необходим эффективный контроль подачи продукта и мониторинг остатков химических веществ. Постоянный мониторинг необходим для подтверждения результатов лечения и определения системных тенденций.

Мониторинг результатов лечения

Хотя простые инструменты мониторинга могут выявить проблемы, они могут не указать причину.Кратко обсуждаемые здесь инструменты мониторинга более подробно рассматриваются в главе 36.

Ни один инструмент мониторинга не может точно воспроизвести состояние системы. Также необходимо часто проверять заводское оборудование и документировать результаты.

Коррозия. Скорость коррозии можно контролировать с помощью купонов на коррозию, измерителей мгновенной скорости коррозии или Betz Monitall, который измеряет скорость коррозии на поверхностях теплопередачи. Повышенный уровень железа или меди в оборотной воде также может указывать на коррозию.

Депонирование. Склонность к отложению можно наблюдать на образцах коррозии или нагретом оборудовании, таком как испытательные теплообменники или Betz Monitall. Сравнение различных концентраций минералов и уровней взвешенных твердых частиц в подпиточной воде с таковыми при продувке может указывать на потерю некоторых химических веществ из-за отложений.

Биологическое обрастание. Существует множество методов мониторинга биологического обрастания. Те, которые контролируют биологический рост на реальных или смоделированных поверхностях системы, обеспечивают хорошую оценку состояния системы.Объемный учет воды различных видов может вводить в заблуждение.

Контроль параметров воды и сырья для обработки

Хотя некоторые программы лечения более снисходительны, чем другие, даже лучшая программа требует хорошего контроля циклов, pH и уровней обработки. Хороший контроль экономит деньги. В краткосрочной перспективе улучшенный контроль оптимизирует уровни обработки, предотвращает перекармливание и сводит к минимуму расход химикатов. В долгосрочной перспективе более чистые поверхности теплообменников, менее частая замена оборудования и сокращение времени простоя на очистку и ремонт в совокупности повышают эффективность системы, что способствует повышению рентабельности предприятия.Часто компьютеризированные системы кормления и контроля настолько эффективны в этих областях, что вскоре окупаются.

Подробная информация о системном мониторинге и управлении представлена ​​в главах 35 и 36 (см. Также главы 26 и 27).

Рисунок 31-1. Градирня с естественной тягой («гиперболическая») основана на разнице плотностей теплого влажного воздуха внутри градирни и более холодного и осушающего воздуха снаружи для воздушного потока. Обратите внимание на кольцевое заполняющее кольцо вокруг основания этой модели с поперечным потоком.

Икс

Рисунок 31-2.Практически все градирни с наддувом — противоточные.

Икс

Рисунок 31-3. Градирни с противоточной тягой обеспечивают максимальную теплопередачу.

Икс

Рисунок 31-4. Шестиямерная градирня с противоточной тягой. Воздух поступает только в нижнюю часть башни.

Икс

Рисунок 31-5. Градирни с принудительной тягой с поперечным потоком требуют меньшей мощности вентилятора, чем противоточные конструкции.

Икс

Рисунок 31-6.Шестиямерная градирня с перекрестной тягой.

Икс

Рисунок 31-7. Компоненты типовой градирни. (Печатается с разрешения Power.)

Икс

Рисунок 31-8. Пластиковая фиалка брызговика может заменить деревянные рейки.

Икс

Рисунок 31-9. Установка гофрированного пленочного наполнения башни может увеличить производительность градирни по сравнению с заполнением брызгами.

Икс

Рисунок 31-10. Расчет расходов воды в типовой открытой рециркуляционной системе.

Икс

Рисунок 31-11. Растворимость карбоната кальция и сульфата кальция при отсутствии обработки.

Икс

Рисунок 31-12. Купон на коррозию показывает результаты лечения Dianodic II.

Икс

Рисунок 31-13. Взаимосвязь между pH и М-щелочностью показывает усиление буферизации при более высоком pH.

Икс

Рисунок 31-14. Программы щелочного фосфата обеспечивают превосходный контроль коррозии и отложений.

Икс

Рисунки 31-15 и 31-16

Икс

Рисунок 31-15.Факторы, влияющие на скорость коррозии в открытых рециркуляционных системах охлаждения.

Рисунок 31-16. Факторы, способствующие осаждению в открытых рециркуляционных системах охлаждения.

Изготовление самогона — Инструкции

Упрощенное руководство по изготовлению самогона

Автор: Джейсон Стоун

Заявление об ограничении ответственности: данное руководство предназначено только для общих информационных целей. Информация в этом руководстве не является юридической консультацией. Whiskey Still Co. не гарантирует, что информация является точной во всех отношениях.Whiskey Still Co. не несет ответственности за ошибки, упущения или неточности в руководстве или за результаты, полученные в результате использования информации, представленной в нем. Whiskey Still Co. не будет нести никакой ответственности за прямые, косвенные, особые или косвенные убытки или убытки, возникшие в результате использования данного руководства или продукта. Whiskey Still Co. не несет ответственности за любой ущерб, который может возникнуть в результате неправильного использования продукта.

Назначение

Искусство самогона — это и есть искусство.Есть миллион и один способ сделать это, и большинство из них правильные. Объем доступной информации по этому вопросу велик и достаточно запутан, чтобы немедленно сокрушить дух нового производителя спиртных напитков, прежде чем они когда-либо сделают хоть один шаг вперед. Цель этого руководства — помочь начинающему самогонщику успешно приготовить свою первую партию самогона — от начала до конца. Однако обучение на этом не должно останавливаться. Будь то виски, ром, водка или джин, есть много замечательных людей, ресурсов и книг, которые полны отличной информации о любом деле, которое вы задумали.

Обзор

Принцип брожения:

При изготовлении пива, вина или самогона основы создания алкоголя с нуля одинаковы. Проще говоря, ингредиентов всего три: вода, сахар и дрожжи. Дрожжи — это микроорганизмы, которые живут в воде, питаются сахаром, а их побочными продуктами (отходами) являются углекислый газ и алкоголь.

Принцип перегонки:

Когда у вас есть раствор воды и спирта, вам нужно разделить их.Дистилляция достигается за счет использования различных точек кипения воды (212 ° F / 100 ° C) и спирта (173 ° F / 78 ° C). Теоретически, если температура водно-спиртовой смеси повысится до 174 ° F (79 ° C), спирт начнет выкипать, но вода все равно должна быть слишком холодной, чтобы закипеть. Затем вы можете уловить пары спирта, охладить их и оставить жидкий спирт.

Опасности

Воспламеняемость спирта:

Спирт легко воспламеняется и в парообразном состоянии может быть взрывоопасным.Следует проявлять осторожность, бдительность и внимание к деталям во время дистилляции и обращения с любыми очищенными алкогольными продуктами. Хотя дистилляцию можно практиковать в помещении, не рекомендуется делать это, если у вас нет опыта. Кроме того, никогда не следует проводить дистилляцию с использованием источника тепла с открытым пламенем во время перегонки в помещении или других замкнутых пространствах.

Токсичность метанола:

Метанол — смертельный яд, и даже небольшое воздействие может вызвать повреждение зрительного нерва (слепоту).Он создается как побочный продукт брожения, но в таких небольших количествах, что обычно не требуется его удалять. Однако обычно это делается в качестве меры предосторожности и для улучшения вкуса вашего продукта. Поскольку метанол кипит при 144 ° F (62 ° C), он закипит первым, когда вы будете перегонять, и по этой причине вы должны выбросить первую унцию спирта на каждые 5 галлонов затора.

Законность:

Дистилляция алкоголя, даже для домашнего использования, является незаконной, если у вас нет надлежащего разрешения правительства (как штата, так и федерального).Проконсультируйтесь с местными, государственными и федеральными законами, прежде чем пытаться производить дистилляцию легально. Если вы решите заниматься дистилляцией незаконно, знайте, что если вас поймают, это может повлечь за собой штраф и / или тюремное заключение.

Давайте начнем

Список продуктов: что вам понадобится для рецепта на 10 галлонов

Этот рецепт полностью масштабируем. Если вы хотите приготовить 5 или 20 галлонов, просто вдвое или вдвое меньше рецепта.

1. 1 банка (12 унций) томатной пасты (не соуса)

2. 1 лимон (большой или три маленьких)

3.2,5 фунта картофеля (подойдет любой вид, просто возьмите дешевый пакет на 5 # и используйте половину)

4. 20 фунтов белого сахара

5. 2 столовые ложки пекарских дрожжей (Fleischmann’s или Red Star, купите бутылку на 4 унции вместо пакетов , чтобы сэкономить деньги. Если у вас есть Costco или Sam’s поблизости, вы можете сэкономить тонну, покупая оптом. Кроме того, выберите высокоактивный, если у вас есть выбор)

6. Ферментер на 10 галлонов, это то, что будет держать ваше затор на 1-2 недель, пока он бродит. Здесь доступно несколько вариантов.Во-первых, мусорные баки для грубых отходов сделаны из пищевого пластика и из них получаются отличные ферментеры. Второй: местные магазины пончиков обычно раздают или продают свои старые ведра с начинкой; они также пригодны для пищевых продуктов и очень дешевы, попробуйте приобрести их в 5 галлонах. Третье: купите новые ведра на 5 галлонов в местном магазине пивоварен за 5 долларов. * Примечание: * при приготовлении 10-галлонного сусла смешивание намного проще в контейнере, который может вместить все 10 галлонов, однако подъем и перемещение его становится монументальной задачей. Два ведра по 5 галлонов гораздо легче перемещать в одиночку, но немного сложнее перемешивать.

Приготовление пюре:

1. Отварить примерно 2,5 фунта картофеля, затем полностью размять. Желательно сделать их жидкими, потому что они легче перемешиваются.

2. Заполните ферментер наполовину горячей водой. Для этого рецепта подходит любая вода, которую вы можете пить, включая водопроводную.

3. Смешайте 20 фунтов сахара с горячей водой. Перемешайте до полного растворения.

4. Смешайте картофельное пюре. Перемешайте до полного растворения.

5. Смешайте 12 унций томатной пасты. Перемешайте до полного растворения.

6. Выдавить сок из одного большого лимона, добавить сок в смесь ферментера.

7. Долейте до 9 галлонов воды. Чередуйте горячие и холодные, чтобы достичь целевой температуры 80 ° F (27 ° C) — 70-90 ° F (21–32 ° C) нормально, но не превышайте 95 ° F (35 ° C) или вы может убить дрожжи.

8. После достижения целевой температуры добавьте 1 унцию (2 столовые ложки) дрожжей. Перемешайте до полного растворения.

9. Неплотно закройте ферментер крышкой. Вы должны позволить газу углекислого газа легко выходить, но не позволять насекомым проникнуть внутрь.

10. Держать под прямыми солнечными лучами и поддерживать температуру в пределах 70–80 ° F (21–27 ° C)

11. Пюре должно начать шипеть или пузыриться в течение первых 24–48 часов.

12. Проверяйте ежедневно, пока не прекратится вся активность затора или пока затор не ферментируется в течение двух полных недель.

13. Быстро перегонять (в течение 3 дней).

Дистилляция

Первое использование:

При первом использовании нового дистиллятора вы должны очистить его более тщательно, чем при обычном использовании.Процедура начинается с тщательного мытья всех частей аппарата горячей водой с мылом. Многократное наполнение и слив каждой детали часто необходимо для удаления побочных продуктов производства. Второй шаг называется уксусной пробой. Просто смешайте в равных частях уксус и воду примерно до одной пятой емкости дистиллятора (т. Е. 1 галлон смеси на 5 галлонов). Установите перегонный куб и конденсатор (без воды), влейте смесь и нагревайте до тех пор, пока жидкость с уксусом и пар не выйдут из конденсатора.Если жидкость, выходящая из конденсатора, НЕ ПОЛНОСТЬЮ прозрачна, вам нужно будет повторить этот шаг снова. Выключите огонь, дайте остыть и выбросьте содержимое.

* примечание * Есть несколько вещей, которые могут вызвать обесцвечивание и привкус. Это остаточный флюс от пайки / сварки, окисления меди и отметины от разметки листовой меди для резки. Все они сертифицированы как нетоксичные, но, очевидно, их следует удалить перед приготовлением питьевой партии. К первому этапу очистки следует отнестись серьезно, чтобы не тратить впустую более одного цикла.

Далее идет заключительный этап очистки, называемый жертвенным проходом. Этот шаг рекомендуется, но не является обязательным. Вы будете следовать приведенным ниже инструкциям, как если бы вы напивались, но выбросите всю свою первую партию самогона. Это очистит кубик от всего, что может испортить вкус будущих прогонов. По ненаучным причинам это также считается обрядом посвящения в новую винокурню и является важнейшим крещением перегонного куба.

Меры предосторожности

1.Никогда не оставляйте работающий без присмотра.

2. Никогда не пейте во время перегонки.

3. Никогда не загораживайте выходное отверстие аппарата. Это может привести к избыточному давлению и взрыву.

4. Никогда не используйте источник тепла с открытым пламенем во время дистилляции в помещении. Всегда предпочтительнее перегонять на открытом воздухе.

Установка

1. Установите основание перегонного куба на ваш источник тепла.

2. Залейте затор, но следите за тем, чтобы осадок, осевший на дне емкости, не попал в перегонный куб, так как он может вызвать неприятный запах.Кроме того, оставьте примерно 4 дюйма пространства в верхней части куба, чтобы не допустить выкипания верхней части или, что еще хуже, лебединой шеи и конденсатора.

3. Положите и закройте верхушку лука. Герметизацию можно выполнить, используя густую смесь воды и муки и вдавливая ее в шов и вокруг него, где встречаются верх и низ. Другой вариант — обернуть нижнюю часть головки лука тефлоновой лентой сантехника перед тем, как закрепить ее в нижней части перегонного куба.

4. Присоедините конденсатор.

5.Держите конденсатор в прохладном месте. Это достигается путем наполнения корпуса конденсатора водой и постоянного добавления льда (бутыли с замороженной водой тоже отлично подходят) или использования непрерывной струи холодной воды из кухонного крана или водяного шланга. Просто вставьте подающий шланг в конденсатор и позвольте ему перетекать естественным образом, либо используйте выпускную насадку, чтобы направить поток в кухонную раковину или клумбу.

6. Установите на выходе из аппарата емкость для сбора самогона. Имейте в виду, что, хотя некоторые пластмассы подходят для использования, большинство из них не могут безопасно обрабатывать высокие концентрации алкоголя.Не рискуйте и используйте стекло, для этого отлично подходят банки Мейсона.

The Run

1. Начните подавать тепло. Включите сильный огонь, пока не услышите закипание затора. Вы также можете осторожно прикоснуться к трубе, которая соединяет верхушку лука с конденсатором, когда в кубе будет рабочая температура, она очень быстро перейдет от холодной к теплой и горячей. Как только вы достигнете этой точки, уменьшите огонь наполовину и посмотрите на датчик температуры.

2. Регулировка нагрева: как только жидкость начинает выходить из конденсатора, вы хотите уменьшить нагрев, чтобы он не был постоянным потоком.Капли — это нормально, равно как и прерывистые или прерывистые потоки, но постоянный поток означает, что температура слишком высока. Чистый спирт кипит при 173,3 ° F (78,5 ° C), а вода — при 212 ° F (100 ° C). Чем ближе вы достигнете 173,3 ° F (78,5 ° C), тем более чистым будет ваш продукт, но для его дистилляции потребуется больше времени и он будет менее вкусным. И наоборот, чем ближе вы подойдете к 212 ° F (100 ° C), тем слабее будет продукт, но он будет более вкусным и займет меньше времени. Для первой пробежки просто разделите разницу и стремитесь к температуре 190–194 ° F (88–90 ° C), отрегулировав температуру.

3. Выбросьте головы: в качестве меры предосторожности против отравления метанолом вы выбросите первую унцию на 5 галлонов затора.

4. Следите за утечками: часто проверяйте шов между вершиной лука и горшком на предмет выхода пара. Если они обнаружены, просто добавьте смесь муки и воды, стараясь не обжечься горячим выходящим паром.

5. Держите воду в конденсаторе прохладной: часто контролируйте температуру воды в конденсаторе. Холодная или прохладная вода — это прекрасно, теплая вода — предупреждение о том, что она должна быть прохладнее.Если вода станет теплее, а не теплее, немедленно прекратите дистилляцию.

6. Завершение цикла: вы заметите, что после того, как вы правильно настроите тепло, манипуляции с ним будут минимальными. Это один из способов узнать, когда вы закончили дистилляцию. Когда вы дойдете до конца цикла, вы заметите, что температура лука внезапно упадет вместе с самогоном, выходящим из конденсатора. Это произойдет без изменения подачи тепла. Всякий раз, когда вы испытываете значительные изменения в этом способе, вы можете сделать вывод, что цикл окончен, поэтому выключите огонь и дайте перегонному кубу полностью остыть перед очисткой.

7. Когда перегонный куб и затор остынут, утилизируйте затор. Клумбы прекрасны, потому что потраченное впустую сусло чрезвычайно богато питательными веществами.

8. Вымойте перегонный куб с мылом для посуды и горячей водой, затем немедленно вытрите полотенцем. Змеевик конденсатора можно промыть горячей водой, мыло не требуется. (если вы планируете запустить еще одну партию сразу после этого, тогда будет достаточно быстрой промывки водой)

Последствия

После того, как у вас есть самогон, вы можете делать с ним бесконечное количество вещей.Я расскажу только о некоторых из наиболее распространенных.

Нарезка:

Это процесс буквально снижения концентрации алкоголя. Основная цель этого — придать алкоголю объем. Например: 1 кварту самогона крепостью 160 см можно разбавить до 2 кварт все еще очень крепкого самогона крепости 80.

Повторная дистилляция:

Это процесс дальнейшего повышения стойкости уже дистиллированного самогона.

Угольные фильтры:

Уголь используется во многом как фильтр для воды для удаления неприятных на вкус загрязнений из самогона.К сожалению, он также удаляет хорошие вкусовые качества. Из-за этого они обычно используются для приготовления нейтрального самогона, который позже будет смешан с фруктами или вином.

Ароматизатор:

Это процесс простого добавления ароматизаторов и / или сахара в банку с самогоном для улучшения вкуса. От яблочного пирога до кофе можно употреблять почти все. Через несколько недель процедите грязь с помощью кофейного фильтра.

Выдержка:

Многие виды спиртных напитков имеют особый процесс старения, который определяет их, например, виски.Частью процесса является то, что он хранится в бочке из обугленного дуба в течение определенного времени. Поскольку у большинства начинающих самогонщиков нет доступа к дубовым бочкам, их можно воссоздать, просто обуглив кусок белого дуба и поместив его в каменную банку, наполненную самогоном. Со временем самогон постареет, изменит цвет и станет очень простым виски.

Вопросы? нужно больше информации? Начните свое обучение здесь:

Книги:

Современные методы самогона Билла Оуэнса

Библия аляскинского самогона Леона У.Кания.

Онлайн:

http://homedistiller.org/forum/

Удачи и счастливой дистилляции!

— Джейсон Стоун

Принципы охлаждения и принцип работы холодильной системы

КОМПРЕССОРЫ

Современные парокомпрессионные системы для комфортного охлаждения и промышленного охлаждения используют один из нескольких типов компрессоров: поршневой, ротационный, винтовой (винтовой), центробежный и спиральный.

В некоторых системах компрессор приводится в действие внешним двигателем (называемым системой с открытым приводом или открытым приводом).Компрессорные системы с открытым приводом легче обслуживать, но использование уплотнения на приводном конце коленчатого вала компрессора может быть источником утечек. В открытых системах привода обычно используются клиновые ремни или гибкие муфты для передачи мощности от двигателя к компрессору.

Вторая основная категория — это герметичная система, в которой двигатель размещается внутри корпуса с компрессором. В герметичных системах двигатель охлаждается парами хладагента, а не внешним воздухом, картер служит впускным коллектором, и впускные клапаны не нужно напрямую подключать к линии всасывания.В герметичных системах меньше проблем с утечками, чем в открытых, поскольку в них нет уплотнения картера. Однако герметичные компрессоры труднее обслуживать, хотя некоторые компоненты, которые могут выйти из строя, обычно размещаются вне корпуса. Эти компоненты соединены с компрессором и двигателем с помощью герметичных устройств. Двигатели в герметичных системах не должны излучать электрическую дугу (поэтому они не могут использовать щетки), поскольку они могут загрязнить хладагент и вызвать возгорание двигателя.

Герметичные системы подразделяются на 1) полностью герметичные или 2) исправные герметичные (полугерметичные).Многие герметичные компрессоры имеют сварной корпус, который не подлежит обслуживанию. В случае выхода из строя мотора или компрессора необходимо заменить весь агрегат.

Полугерметичные системы обычно используются в больших поршневых, центробежных, винтовых и спиральных компрессорах. Корпус в полугерметичной системе скреплен болтами и прокладкой и может быть разобран для основных операций по обслуживанию.

КОМПРЕССОР ОХЛАЖДЕНИЯ

Компрессоры выделяют значительное количество тепла в процессе сжатия пара хладагента.Большая часть перемещается с паром под высоким давлением в конденсатор, но головка компрессора также должна утилизировать нежелательное тепло, чтобы оставаться в пределах безопасных рабочих температур. Обычно это достигается либо с помощью плавников, либо с помощью каналов для воды.

В герметичных и полугерметичных системах линия всасывания подает поток холодного хладагента к головкам цилиндров. Таким образом, температура и давление всасываемого газа имеют решающее значение для поддержания надлежащей температуры корпуса компрессора. Температура всасываемого газа, поступающего в компрессор, не должна превышать 65 град.F (18 ° C) для низкотемпературной установки или 90 ° C. F (32 ° C) в высокотемпературной системе. Более горячий газ менее плотен и будет поглощать меньше тепла в компрессоре, поскольку разница температур между двигателем компрессора и всасываемым газом меньше. Устройство отключения по низкому давлению должно защищать двигатель от недостаточного давления в линии всасывания.

Компрессоры с открытым приводом с воздушным охлаждением можно охлаждать, помещая их непосредственно в патрубок вентилятора конденсатора. Альтернативой является использование вентилятора для охлаждения компрессора.В компрессорах с водяным охлаждением могут использоваться головки с рубашкой, позволяющие воде циркулировать через головку.

ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ КОМПРЕССОР

В центробежных компрессорах

используются рабочие колеса, которые быстро вращаются и выбрасывают хладагент от центрального впускного отверстия, используя силу, называемую центробежной силой. Центробежная сила использует принцип, который, например, позволяет вам раскачивать заднюю часть головы, не проливая на нее воду. Поскольку каждое рабочее колесо добавляет относительно небольшое давление, несколько рабочих колес часто собираются вместе, чтобы создать необходимое давление на стороне высокого давления (давление нагнетания).

Центробежные компрессоры используются в больших системах, часто в полугерметичных или открытых конфигурациях. Компрессор может работать в системе с положительным давлением всасывания или в вакууме, в зависимости от используемого хладагента и желаемой рабочей температуры испарителя. Большие центробежные системы могут поставляться уже заправленными хладагентом и маслом.

Центробежный компрессор не имеет шатунов, поршней и клапанов; поэтому подшипники вала — единственные места, подверженные износу. Давление на выходе компрессора зависит от плотности газа, диаметра и конструкции рабочего колеса, а также скорости вращения рабочего колеса.Рабочие колеса центробежного компрессора вращаются очень быстро:

Низкая скорость 3600 об / мин

Средняя скорость 9000 об / мин

Высокая скорость выше 9000 об / мин

Питание осуществляется от электродвигателя или паровой турбины. Пар входит в центр рабочего колеса вокруг вала и направляется через лопасти рабочего колеса. Поскольку рабочее колесо ускоряет газ, кинетическая энергия рабочего колеса преобразуется в кинетическую энергию быстро движущегося газа.Когда газ входит в улитку, он сжимается, и кинетическая энергия преобразуется в потенциальную энергию сжатого газа. Скорость газа, покидающего крыльчатку, чрезвычайно высока.

Впускные лопатки, которые регулируют количество подачи и направление пара хладагента из испарителя, могут регулировать производительность. В больших компрессорах с более чем тремя ступенями впускные лопатки могут отсутствовать.

Обратный поток хладагента в центробежные компрессоры опасен из-за высокой скорости вращения крыльчаток.Во избежание обратного затопления заправка хладагента не должна быть чрезмерной, а перегрев должен быть адекватным. Многие центробежные компрессоры, особенно те, которые работают в вакууме, имеют встроенное устройство продувки, позволяющее удалять нежелательный воздух из системы. Блок продувки представляет собой блок конденсации с компрессором и конденсатором, который забирает пар из самой высокой точки конденсатора и компрессора системы и конденсирует его. Поскольку только хладагент будет конденсироваться под давлением, создаваемым устройством продувки, воздух и другие неконденсирующиеся вещества, которые собираются сверху, можно удалить вручную или автоматически через клапан в атмосферу.Очищенный жидкий хладагент через поплавковый клапан в конденсаторе продувочного агрегата возвращается в основную систему. Если фильтр-осушитель установлен в центробежной системе, его можно разместить в байпасе вокруг поплавкового клапана. Размещение фильтра-осушителя на главном выходе ухудшит работу компрессора. Несмотря на то, что байпас забирает только часть потока жидкости, в конечном итоге он удаляет достаточно влаги из хладагента для регулирования кислотности системы.

КОМПОНЕНТЫ ХОЛОДИЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

Рисунок 6-1: Двухступенчатый центробежный компрессор.1 — Регулируемая входная направляющая лопатка второй ступени. 2-Крыльчатка первой ступени. 3-ступенчатая крыльчатка. 4-двигатель с водяным охлаждением. 5-Основание, масляный бак и насос для смазочного масла. 6-Направляющие лопатки первой ступени и регулировка производительности. 7-Лабиринтное уплотнение. 8-перекрестное соединение. Привод с 9 направляющими лопатками. Корпус с 10 спиралями. 11-Подшипник скольжения со смазкой под давлением. Обратите внимание, что выпускное отверстие не показано.

Рисунок 6-2: Герметичный центробежный охладитель жидкости, одноступенчатый компрессор.Использование ГХФУ-22 от 300 до 600 условных тонн; с использованием HFC-134a, от 200 до 530 номинальных тонн. В системе может использоваться R-22 или R-134a, что позволяет при необходимости преобразовывать R-22 в R-134a. Устройство имеет микропроцессор для управления системой. Вид в разрезе, показывающий цикл охлаждения.

ВИНТОВЫЕ КОМПРЕССОРЫ

Винтовые компрессоры обычно и эффективно используются в системах с холодопроизводительностью более 20 тонн. В этих компрессорах используется пара винтовых винтов или роторов, которые вместе вращаются внутри камеры и вытесняют хладагент из всасываемой нижней стороны камеры к концу верхней стороны

.

Рисунок 6-3: Поперечное сечение винтового компрессора.Ротор A-Male. B-Женский ротор. C-цилиндр. Испаренный хладагент входит с одного конца и выходит с другого конца.

Когда газ продвигается вперед, он сжимается в сужающиеся зазоры между лопастями винта, создавая сжимающее действие. Никаких клапанов не требуется, кроме обслуживания на впускном и выпускном отверстиях. Поскольку роторы вращаются непрерывно, вибрация меньше, чем у поршневых компрессоров с камерой охлаждения и кондиционирования воздуха. Винтовые (винтовые) компрессоры изготавливаются в открытом приводе или в герметичном исполнении.

Роторы называются «охватываемыми» для ведущего ротора и «охватывающими» для ведомого ротора. Мужской ротор с большим количеством лопастей вращается быстрее, чем женский ротор. Регулирование производительности осуществляется с помощью золотникового клапана, который открывается в камере компрессора и позволяет пару выходить без сжатия. Некоторые агрегаты могут эффективно работать только при 10% номинальной производительности.

Рисунок 6-4: Основные операции винтового компрессора. Вращающийся ротор сжимает пар.Заполняются межлопастные пространства A-компрессора. B-Начало сжатия. C-Полное сжатие захваченного пара. D-Начало сброса сжатого пара. E-Сжатый пар полностью отводится из межлопастных пространств.

РЕЦЕПТУРНЫЕ КОМПРЕССОРЫ

Поршневой компрессор использует поршень, скользящий внутри цилиндра для сжатия паров хладагента. На Рис. 4-29 показан принцип работы поршневого компрессора. На рисунке 4-29A поршень переместился вниз в цилиндре A.Он переместил пары хладагента из линии всасывания через впускной клапан. Оттуда пар хладагента переместился в пространство цилиндра. На рисунке 4-29B поршень переместился вверх. Он сжал испарившийся хладагент в гораздо меньшее пространство (зазор). Сжатый пар выталкивается через выпускной клапан в конденсатор.

Рисунок 6-5: Основная конструкция поршневого компрессора.

В верхней части хода поршень должен приближаться к головке блока цилиндров.Чем меньше зазор, тем большее давление будет создавать ход поршня. Этот зазор может составлять от 0,010 до 0,020 дюйма (от 0,254 до 0,508 мм).

В малых системах может использоваться двухпоршневой компрессор, в то время как в больших промышленных системах используются многоцилиндровые многопоршневые компрессоры. Картер компрессора должен быть спроектирован так, чтобы отводить тепло сжатия. Картеры компрессоров обычно изготавливаются из чугуна и имеют ребра для отвода тепла в воздух или, в некоторых случаях, водяные рубашки для отвода тепла сжатия в воду.В полугерметичных и герметичных компрессорах охлаждение обеспечивается хладагентом из линии всасывания. Поршни в больших поршневых компрессорах имеют отдельные масляные и компрессионные кольца. Масляные кольца, расположенные ниже на поршне, используются для уменьшения количества масла, поступающего в цилиндр из картера. В небольших системах масляные кольца можно не устанавливать, а вместо них использовать масляные канавки для регулирования потока масла. Компрессионные кольца используются для плотного прилегания к стенкам цилиндра, гарантируя, что каждый ход перекачивает как можно больше хладагента.

КАРТЕР И ШАТУНКИ

Рисунок 6-6: Небольшой двухцилиндровый поршневой компрессор с внешним приводом в разрезе. Корпус отлит из легкого сплава. Чугунные гильзы цилиндров постоянно залиты в корпус картера.

В поршневых компрессорах вал картера преобразует вращательное движение двигателя в возвратно-поступательное движение поршней. Коленчатый вал вращается внутри коренного подшипника, который должен прочно поддерживать коленчатый вал и выдерживать концевые нагрузки, прикладываемые к валу двигателем и шатунами.Точная величина осевого люфта должна быть указана в документации производителя.

Для соединения шатуна с коленчатым валом можно использовать несколько типов рычагов:

1. Обычный шатун, наиболее распространенный рычажный механизм в коммерческих системах, зажимается до конца.
2. : эксцентриковый коленчатый вал имеет центральную круглую бобышку на коленчатом валу для создания движения вверх и вниз. Эта система устраняет необходимость в крышках или болтах на шатуне. Вместо этого цельный конец штока устанавливается на коленчатый вал перед окончательной сборкой.
3. Скотч-вилка не имеет шатуна. Вместо этого в нижней части поршня имеется канавка, которая принимает ход коленчатого вала. Канавка позволяет коленчатому валу перемещаться в боковом направлении и перемещать поршень только вверх и вниз. И скотч, и эксцентрик используются в основном в бытовых и автомобильных системах.

УПЛОТНЕНИЕ КАРТЕРА

В системах с открытым приводом уплотнение между коленчатым валом и картером является частым источником проблем.Уплотнение подвергается значительным колебаниям давления и должно работать, должно работать и уплотнять независимо от того, вращается ли коленчатый вал или неподвижен. Зазор между вращающейся и неподвижной поверхностями должен быть точным (до 0,000001 дюйма или 0,0000254 мм), и смазка заполняет этот крошечный зазор. Уплотнение обычно изготавливается из закаленной стали, бронзы, керамики или углерода. Отсутствие сальника коленчатого вала — главное преимущество герметичной конструкции.

Роторное уплотнение — это простое обычное уплотнение, которое вращается на валу во время работы.Пружина в сочетании с внутренним давлением прижимает поверхность уплотнения к неподвижной поверхности уплотнения.

Основной причиной проблем с уплотнениями картера является утечка из-за несоосности. При выравнивании вала двигателя относительно вала компрессора необходимо соблюдать осторожность, чтобы уплотнение не подвергалось нагрузкам во время работы. Точные допуски, указанные при изготовлении компрессора, должны соблюдаться как в горизонтальном, так и в угловом направлениях. В большинстве случаев уплотнение смазывается масляным насосом компрессора.Убедитесь, что компрессор время от времени запускается во время длительных простоев, чтобы уплотнение оставалось смазанным. Небольшая утечка после запуска, во время которой сухое уплотнение смазывается маслом, может быть нормальным явлением.

Протекающее уплотнение можно обнаружить с помощью детектора утечки хладагента. Чтобы проверить негерметичное уплотнение:

1. Откачайте систему в сторону высокого давления (ресивер или конденсатор).
2. Снимите муфту на конце вала компрессора.
3. Снимите крышку уплотнения и все кольца, удерживающие вращающееся уплотнение на месте.
4. Очистите поверхности колец очень мягкой тканью.
5. Осмотрите уплотнительные поверхности и замените все уплотнение, если видны царапины, царапины или канавки.
6. Соберите систему.
7. Проверьте центровку валов компрессора и двигателя в горизонтальном и угловом направлениях, она должна находиться в пределах допусков, указанных производителем, или лучше.
8. Выпустите воздух из компрессора и откройте необходимые клапаны, чтобы вернуть систему в рабочее состояние.
9. Перед запуском производства проверьте, нет ли повторяющейся утечки через уплотнение.

ГОЛОВКИ РЕЦИРКУЛЯЦИОННЫХ КОМПРЕССОРОВ И ПЛИТЫ КЛАПАНОВ

Головки цилиндров компрессора обычно изготавливаются из чугуна и предназначены для удержания прокладок на месте для обеспечения надежного уплотнения между пластиной клапана, блоком цилиндров и головкой. Головки цилиндров должны иметь проходы для впуска всасываемого газа в цилиндр. Головка обычно крепится к блоку винтами с головкой под ключ.

Впускные клапаны предназначены для впуска хладагента во время такта впуска и закрытия во время такта сжатия.Выпускные клапаны закрыты во время такта впуска и открываются в конце такта сжатия. Пластина клапана представляет собой узел, плотно удерживающий оба клапана на месте.

Клапаны

обычно изготавливаются из пружинной стали и предназначены для герметичного уплотнения до тех пор, пока их не откроет насосное действие поршня. Сопрягаемые поверхности клапанов должны быть идеально ровными, а дефекты размером всего 0,001 дюйма (0,0254 мм) могут вызвать недопустимые утечки. В процессе эксплуатации клапан должен открываться примерно на 0,010 дюйма (0,254 мм). Большие отверстия вызовут шум клапана, а отверстия меньшего размера будут препятствовать попаданию и выходу достаточного количества хладагента из цилиндра.

Рабочая температура сильно влияет на срок службы клапанов. Впускные клапаны работают в относительно прохладной среде и имеют постоянную смазку из паров масла. Нагнетательные клапаны — это самый горячий компонент холодильной системы, работающий до 50 градусов. F до 100 град. F горячее, чем нагнетательная линия, поэтому они чаще являются источником проблем, чем впускные клапаны. Нагнетательные клапаны необходимо устанавливать с особой осторожностью. На них обычно скапливаются тяжелые молекулы масла, вызывая накопление углерода и нарушая работу клапана.Нагнетательные клапаны и масло будут повреждены температурой выше 325 град. F до 350 град. F (от 163 до 177 ° C). Как правило, температура нагнетательного трубопровода должна поддерживаться на уровне 225 град. F до 250 град. F. (от 107 до 121 ° C).

Рисунок 6-7: Пластина клапана поршневого компрессора в сборе.

Нагнетательные клапаны могут иметь разгрузочные пружины, позволяющие им открываться слишком широко, если пробка жидкого хладагента или масла попадает в поршень компрессора из линии всасывания или картера компрессора.

Рисунок 6-8: Коммерческий герметичный поршневой компрессор. Он имеет четыре ряда по два цилиндра в каждом (по четыре шатуна на каждой кривошипно-шатунном ходу) и крепится болтами для облегчения обслуживания.

РОТАЦИОННЫЙ КОМПРЕССОР

В ротационных компрессорах

используется одна или несколько лопастей для создания сжимающего действия внутри цилиндра. В отличие от поршневого компрессора, поршень не используется. Есть два основных типа роторных компрессоров:

1. Вращающиеся лопасти (лопасти).
2. Отвал стационарный (делительный блок).

В обоих типах лопасть должна иметь возможность проскальзывать в своем корпусе, чтобы приспособиться к движению ротора, который вращается вне центра цилиндра. Впускные (всасывающие) порты намного больше, чем напорные. Нет необходимости во впускных (всасывающих) или выпускных клапанах; однако желательны обратные клапаны на линии всасывания, чтобы предотвратить попадание масла и паров высокого давления в испаритель, когда компрессор не работает.

ВРАЩАЮЩАЯСЯ ЛЕЗВИЯ (ЛОПАТОЧНЫЙ) КОМПРЕССОР

В конструкции с вращающейся лопастью ротор (вал) вращается внутри цилиндра, но центральные оси цилиндра и вала не идентичны. Вращающийся ротор (вал) имеет несколько прецизионных канавок, в которые вставляются скользящие лопатки. При вращении вала эти лопатки прижимаются к цилиндру под действием центробежной силы. Когда газ поступает в компрессор из линии всасывания, лопатки сметают его. Поскольку ротор не отцентрован в цилиндре, пространство, содержащее газ, уменьшается, поскольку лопасти нагнетают газ вокруг цилиндра.Результат — сжатие газа. Когда газ достигает минимального объема и максимального сжатия, он вытесняется из выпускного отверстия. Объем зазора этой системы очень мал, а эффективность сжатия очень высока.

Ротационные пластинчатые компрессоры обычно используются для первой ступени каскадной системы. Пластинчато-роторные компрессоры могут иметь от двух до восьми лопастей; в больших системах больше лезвий. Край лезвия там, где он соприкасается со стенкой цилиндра, должен быть тщательно отшлифован и гладкий, иначе возникнет утечка, что приведет к чрезмерному износу.Лезвие также должно точно входить в паз ротора.

Рисунок 6-9: Роторно-лопастной компрессор. Черные стрелки указывают направление вращения ротора. Красные стрелки указывают поток паров хладагента.

СТАЦИОНАРНЫЙ ЛОПАТНЫЙ (РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЙ БЛОК) РОТАЦИОННЫЙ КОМПРЕССОР

В системе со стационарными лопастями скользящая лопасть в корпусе цилиндра отделяет пар низкого давления от пара высокого давления. Эксцентриковый вал вращает рабочее колесо в цилиндре.Эта крыльчатка постоянно трется о внешнюю стенку цилиндра. При вращении крыльчатки лопасть улавливает некоторое количество пара. Пар сжимается в все меньшее и меньшее пространство. Давление и температура повышаются. Наконец, пар проходит через выпускное отверстие.

Рисунок 6-10: Роторный компрессор. Неподвижная лопасть или разделительный блок контактирует с крыльчаткой.

Рисунок 6-11: Герметичный одинарный роторный компрессор с неподвижными лопастями.

СПИРАЛЬНЫЙ КОМПРЕССОР

В спиральном компрессоре сжатие выполняется двумя спиральными элементами, вращающейся спиралью и фиксированной спиралью. Один свиток «фиксированный свиток» остается неподвижным. Другая прокрутка, «вращающаяся по орбите», вращается по смещенной круговой траектории вокруг центра фиксированной прокрутки. Это движение создает компрессионные карманы между двумя элементами прокрутки. Всасываемый газ низкого давления задерживается в каждом периферийном кармане по мере его образования; продолжающееся движение вращающейся спирали закрывает карман, объем которого уменьшается по мере того, как карман перемещается к центру прокрутки.Максимальное сжатие достигается, когда выемка достигает центра, где находится выпускное отверстие, и выпускается газ. Во время этого процесса сжатия одновременно формируется несколько карманов.

Рисунок 6-12: Сжатие в спирали вызвано взаимодействием вращающейся спирали, сопряженной с неподвижной спиралью. 1-Газ втягивается во внешнее отверстие, когда одна из спиралей движется по орбите. 2-По мере продолжения орбитального движения открытый проход закрывается, и газ направляется к центру спирали.3 — Объем кармана постепенно уменьшается. Это создает все более высокое давление газа. 4-Давление нагнетания достигается в центре кармана. Газ выходит из порта стационарного спирального элемента. 5-В реальной эксплуатации шесть газовых каналов все время находятся на различных стадиях сжатия. Это создает почти непрерывное всасывание и нагнетание.

Рисунок 6-13: Поперечное сечение поршневого компрессора с наклонной шайбой. При вращении приводного вала и наклонной шайбы двусторонний поршень перемещается в цилиндре вперед и назад.

Процесс всасывания из внешней части спирали и выпуск из внутренней части непрерывны. Этот непрерывный процесс обеспечивает очень плавную работу компрессора.

Компрессия — это непрерывный процесс без обычных всасывающих и нагнетательных клапанов. Чтобы компрессор не работал в обратном направлении после отключения питания, обратный клапан расположен непосредственно над нагнетательным патрубком с неподвижной спиралью.

A: Схема спирального компрессора в разрезе.

B: Базовое представление сжатия спирального компрессора. Орбитальная спираль вращается вокруг неподвижной спирали, создавая плавное, постоянное сжатие внутрь к выпускному отверстию в центре.

МАСЛЯНЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ КОМПРЕССОРОВ

В поршневых компрессорах

обычно используются два типа смазочных систем:

1. Система разбрызгивания использует коленчатый вал для разбрызгивания масла; масло попадает в коренной подшипник по каналам подшипника.Подшипник может быть шумным, потому что эта система создает небольшую масляную подушку.
2. В системе давления масла используется масляный насос, приводимый в действие шестернями в картере; масло нагнетается в каналы в шатунах, коренных подшипниках и поршневых пальцах. Система масляного насоса лучше справляется со смазкой и бесшумной работой. Насос должен иметь предохранительный клапан для предотвращения возникновения опасного давления в контуре смазки компрессора. Защитный выключатель обычно используется для контроля давления масла и отключения компрессора, если давление масла падает ниже безопасного уровня.

Ротационные компрессоры

Требуется масляная пленка на цилиндре, лопастях и роликах. Некоторые машины продвигают масло за счет скольжения; другие используют масляный насос.

Центробежные компрессоры

Работает на высокой скорости и может иметь сложные системы контроля масла, включая насос, маслоотделитель, резервуары для смазки подшипников во время разливки, масляный фильтр, предохранительный клапан и маслоохладитель.

Винтовые компрессоры

Требуется масло для охлаждения, уплотнения и бесшумности роторов; они обычно имеют систему принудительной смазки.Насос прямого вытеснения может работать независимо от компрессора, обеспечивая полную смазку при запуске компрессора. Масло отделяется и подается в масляный поддон (резервуар). Охлаждается и доставляется к подшипникам и портам для впрыска в камеру сжатия. Масляный поддон (резервуар) имеет нагреватель для предотвращения разбавления масла хладагентом во время выключения.

Спиральные компрессоры

Требуется охлаждение масла и уплотнение между вращающейся и неподвижной спиралью.Масло подается в спирали центробежным действием через отверстие в валу двигателя и вращающуюся спираль.

В промышленных холодильных установках обычно используются три устройства для контроля масла в системе: маслоотделитель, регулятор уровня масла и масляный резервуар. Другие элементы, такие как масляные фильтры, соленоидные и запорные клапаны, могут потребоваться для завершения системы. Необходимо проводить регулярную проверку масла в системе, чтобы выявить опасную кислотность в масле холодильного компрессора.

Содействие возврату масла

Масло в системах с прямым расширением или в системах с сухим испарителем должно возвращаться в компрессор потоком хладагента.Скорость в трубках испарителя должна быть достаточной для возврата масла.

Требуется скорость около 700 футов (214 м) в минуту по горизонтальным линиям и около 1500 футов (457 м) в минуту по вертикальным линиям.

Несколько дополнительных мер помогут обеспечить надлежащий возврат масла в компрессор. Наклоните трубопроводы охлаждения к компрессору. Обеспечьте адекватную скорость хладагента во всасывающей линии, сделав ее подходящей по размеру, а не завышенной. Масло с высокой вязкостью (измеренное в условиях испарителя) более устойчиво к возврату потоком хладагента.Масло, которое легко растворяет хладагент, остается более текучим, чем масло без хладагента. Количество хладагента, растворенного в масле, зависит от давления и температуры в различных частях испарителя, а также от природы двух жидкостей.

Возврат масла затруднен в низкотемпературных испарителях, потому что масло становится более вязким при понижении температуры и давления хладагента. Высокая степень сжатия также снижает возврат масла, поскольку всасываемый газ менее плотный.Таким образом, адекватная скорость всасывающего трубопровода особенно важна для низкотемпературных испарителей.

Масло не будет возвращаться в компрессор в затопленном испарителе, поэтому требуется возвратный маслопровод. В некоторых системах к испарителю подключена специальная камера, позволяющая кипятить хладагент из масла перед возвратом масла в компрессор.

ВЫПУСКНАЯ ЛИНИЯ

Напорный трубопровод на стороне высокого давления системы, соединяет компрессор с конденсатором.Линия обычно представляет собой медные трубки, соединенные пайкой. Выделение может содержать; Гаситель вибрации, глушитель, маслоотделитель, клапаны регулирования давления, а также перепускные или сервисные клапаны.

Амортизатор

Как всасывающий, так и нагнетательный трубопроводы передают вибрацию от компрессора к другим компонентам системы охлаждения. Эта вибрация может вызвать нежелательный шум и повреждение трубок хладагента, что приведет к утечкам хладагента.

В небольшой системе с мягкими медными трубками малого диаметра гаситель вибрации может состоять из мотка трубок.Гибкий металлический шланг с внутренним диаметром, по крайней мере, таким же, как подсоединяемая трубка, предпочтительнее для более крупных систем. Эта секция трубок может быть оканчивалась гнездом с наружным диаметром, резьбовыми концами с наружной резьбой или фланцами. Хладагент, движущийся с высокой скоростью по извилистому внутреннему диаметру поглотителя, может вызывать свистящий звук. Гасители вибрации не предназначены для сжатия или растяжения, поэтому их следует ориентировать параллельно коленчатому валу компрессора, а не под прямым углом к ​​нему.

Глушитель

Глушитель используется для уменьшения передачи пульсаций и шума нагнетания поршневого компрессора в систему трубопроводов и конденсатор.Глушитель представляет собой цилиндр с перегородками внутри. В целом глушители, создающие большой перепад давления, более эффективны, чем глушители с меньшим ограничением. Как объем, так и плотность потока газа через глушитель влияют на характеристики глушителя.

Маслоотделитель

Маслоотделитель представляет собой контейнер с рядом перегородок и сеток, размещенных в линии нагнетания. Выходящий пар с масляным туманом, попадающий в маслоотделитель, вынужден поворачиваться и сталкиваться с перегородками и экранами, позволяя каплям масла объединяться в большие капли, которые стекают в поддон внизу.Отстойник позволяет осадку и загрязнителям оседать и может иметь магнит, притягивающий частицы железа. Когда в поддоне накопится достаточно масла, он поднимает поплавок и стекает обратно в картер компрессора, движимый давлением масла в маслоотделителе.

Маслоотделители чаще всего используются в больших и низкотемпературных системах. Они обязательны в аммиачных системах.

КОНДЕНСАТОР

Конденсатор — это компонент со стороны высокого давления холодильного контура, который позволяет горячему газообразному хладагенту под высоким давлением отдавать скрытую теплоту конденсации в окружающую среду.Эта потеря тепла вызывает конденсацию газа в жидкость под высоким давлением, которая может быть подана по трубопроводу к измерительному устройству. Тепло, отводимое конденсатором, поступает в систему через испаритель и компрессор. Из-за неэффективности и других источников тепла конденсатор в открытой системе должен утилизировать примерно в 1,25 раза больше тепла, чем в испарителе. Конденсаторы в герметичных системах также должны отводить тепло от обмоток двигателя.

В зависимости от функции и способов отвода тепла используется много различных типов конденсаторов.Две основные категории «с водяным охлаждением» и «с воздушным охлаждением» подразделяются на среду, используемую для отвода тепла. Основная цель конструкции конденсатора — отвести максимум тепла при минимальных затратах и ​​занимаемой площади.

Вода и воздух обычно являются обильными и экономичными конденсирующими средами. Вода может быстро и эффективно отводить большое количество тепла, что позволяет сделать конденсатор относительно небольшим и делает конденсатор с водяным охлаждением более экономичным, когда он доступен. Однако воды может быть мало или она химически непригодна для охлаждения конденсатора.Кроме того, конденсаторы с водяным охлаждением подвержены образованию накипи, загрязнения, замерзания и коррозии.

Конденсаторы с воздушным охлаждением должны быть больше, чем агрегаты с водяным охлаждением, но не должны иметь проблем с замерзанием или водой. Воздушное охлаждение используется, когда вода недоступна, дорога или химически непригодна.

Ребра, проволока или пластины могут быть прикреплены к трубке конденсатора для увеличения площади поверхности и способности отводить тепло конденсации. Вентиляторы или насосы обычно используются для увеличения потока конденсирующейся среды.Такие усовершенствования увеличивают переохлаждение хладагента, увеличивают скорость теплопередачи и уменьшают овальный размер конденсатора.

КОНДЕНСАТОР ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ

Реле конденсаторов с воздушным охлаждением на вентиляторах для перемещения воздуха по трубкам и ребрам для отвода тепла от хладагента. Кожухи используются для повышения эффективности вентилятора за счет направления всего воздушного потока через трубы конденсатора. Для увеличения площади поверхности конденсатора можно использовать ребра различного типа.Правильная теплопередача в конденсаторах с воздушным охлаждением может быть достигнута только при чистой поверхности конденсатора.

Конденсатор с воздушным охлаждением должен быть спроектирован для работы в самых жарких условиях окружающей среды, когда теплопередача будет самой медленной, а охлаждающая нагрузка, вероятно, будет максимальной.

Наружный конденсатор с воздушным охлаждением, работающий в холодную погоду, представляет собой особую проблему при проектировании системы. Необходимы особые меры предосторожности для защиты наружного конденсатора с воздушным охлаждением от низких температур окружающей среды.Основная проблема заключается в том, что хладагент не будет протекать через дозирующее устройство, если давление напора не будет достаточным, а низкие температуры окружающей среды уменьшат напор.

Для работы конденсатора с воздушным охлаждением при низких температурах окружающей среды системе может потребоваться любое из следующих устройств или их комбинация:

1. Всепогодный кожух конденсатора
2. Способ предотвращения короткого цикла компрессора
3. Способ регулирования напора в зимний период и при отрицательных температурах окружающей среды
4. Способ предотвращения разбавления компрессорного масла жидким хладагентом

Заявление об ограничении ответственности — В то время как Berg Chilling Systems Inc.(«Берг») прилагает разумные усилия для предоставления точной информации, мы не делаем никаких заявлений и не даем никаких гарантий относительно точности любого содержания в ней. Мы не несем ответственности за какие-либо типографские ошибки, ошибки или упущения в содержании или другие ошибки. Мы оставляем за собой право изменять содержание этой документации без предварительного уведомления.

, Олдрих Бочек (1939-2003)
Эксперт по управлению температурным режимом
Berg Chilling Systems Inc.

Учебное пособие по физике: электрическое сопротивление

Электрон, движущийся по проводам и нагрузкам внешней цепи, встречает сопротивление. Сопротивление препятствует прохождению заряда. Для электрона путешествие от терминала к терминалу не является прямым маршрутом. Скорее, это зигзагообразный путь, который возникает в результате бесчисленных столкновений с неподвижными атомами в проводящем материале. Электроны сталкиваются с сопротивлением — препятствием для их движения. В то время как разность электрических потенциалов, установленная между двумя выводами , способствует перемещению заряда , сопротивление препятствует ему.Скорость, с которой заряд перетекает от терминала к терминалу, является результатом совместного действия этих двух величин.

Переменные, влияющие на электрическое сопротивление

Поток заряда по проводам часто сравнивают с потоком воды по трубам. Сопротивление потоку заряда в электрической цепи аналогично эффектам трения между водой и поверхностями трубы, а также сопротивлению, создаваемому препятствиями, присутствующими на ее пути.Именно это сопротивление препятствует потоку воды и снижает как ее расход, так и скорость дрейфа . Подобно сопротивлению потоку воды, общее сопротивление потоку заряда в проводе электрической цепи зависит от некоторых четко идентифицируемых переменных.

Во-первых, общая длина проводов влияет на величину сопротивления. Чем длиннее провод, тем большее сопротивление будет. Существует прямая зависимость между величиной сопротивления, с которым сталкивается заряд, и длиной провода, который он должен пройти.В конце концов, если сопротивление возникает в результате столкновений между носителями заряда и атомами провода, то, вероятно, столкновений будет больше в более длинном проводе. Больше столкновений означает большее сопротивление.

Во-вторых, на величину сопротивления влияет площадь поперечного сечения проводов. Более широкие провода имеют большую площадь поперечного сечения. Вода будет течь по более широкой трубе с большей скоростью, чем по узкой. Это можно объяснить меньшим сопротивлением, которое присутствует в более широкой трубе.Таким же образом, чем шире провод, тем меньше будет сопротивление прохождению электрического заряда. Когда все другие переменные одинаковы, заряд будет течь с большей скоростью через более широкие провода с большей площадью поперечного сечения, чем через более тонкие провода.

Третья переменная, которая, как известно, влияет на сопротивление потоку заряда, — это материал, из которого сделан провод. Не все материалы одинаковы с точки зрения их проводящей способности. Некоторые материалы являются лучшими проводниками, чем другие, и обладают меньшим сопротивлением потоку заряда.Серебро — один из лучших проводников, но никогда не используется в проводах бытовых цепей из-за своей стоимости. Медь и алюминий являются одними из наименее дорогих материалов с подходящей проводящей способностью, позволяющей использовать их в проводах бытовых цепей. На проводящую способность материала часто указывает его удельное сопротивление . Удельное сопротивление материала зависит от электронной структуры материала и его температуры. Для большинства (но не для всех) материалов удельное сопротивление увеличивается с повышением температуры.В таблице ниже приведены значения удельного сопротивления для различных материалов при температуре 20 градусов Цельсия.

Как видно из таблицы, существует широкий диапазон значений удельного сопротивления для различных материалов.Материалы с более низким сопротивлением обладают меньшим сопротивлением потоку заряда; они лучшие дирижеры. Материалы, показанные в последних четырех строках вышеприведенной таблицы, обладают таким высоким удельным сопротивлением, что их даже нельзя рассматривать как проводники.

Посмотри!

Используйте виджет Resistivity of a Material , чтобы найти удельное сопротивление данного материала. Введите название материала и нажмите кнопку Submit , чтобы узнать его удельное сопротивление.

Математическая природа сопротивления

Сопротивление — это числовая величина, которую можно измерить и выразить математически. Стандартной метрической единицей измерения сопротивления является ом, представленный греческой буквой омега -. Электрическое устройство с сопротивлением 5 Ом будет представлено как R = 5 . Уравнение, представляющее зависимость сопротивления ( R ) проводника цилиндрической формы (например,, провод) от влияющих на него переменных равно

, где L представляет длину провода (в метрах), A представляет площадь поперечного сечения провода (в метрах ² ) и представляет удельное сопротивление материала (в Ом • метр). В соответствии с приведенным выше обсуждением это уравнение показывает, что сопротивление провода прямо пропорционально длине провода и обратно пропорционально площади поперечного сечения провода.Как показывает уравнение, знание длины, площади поперечного сечения и материала, из которого сделан провод (и, следовательно, его удельного сопротивления), позволяет определить сопротивление провода.

Расследовать!

Резисторы — один из наиболее распространенных компонентов в электрических цепях. На большинстве резисторов нанесены цветные полосы или полосы. Цвета отображают информацию о значении сопротивления.Возможно, вы работаете в лаборатории и вам нужно знать сопротивление резистора, используемого в лаборатории. Используйте виджет ниже, чтобы определить значение сопротивления по цветным полосам.

Проверьте свое понимание

1. В бытовых цепях часто используются провода двух разной ширины: 12-го и 14-го калибра. Проволока 12-го калибра имеет диаметр 1/12 дюйма, а проволока 14-го калибра — 1/14 дюйма.Таким образом, провод 12-го калибра имеет более широкое сечение, чем провод 14-го калибра. Цепь на 20 А, используемая для настенных розеток, должна быть подключена с использованием провода 12-го калибра, а цепь на 15 А, используемая для цепей освещения и вентилятора, должна быть подключена с помощью провода 14-го калибра. Объясните физику, лежащую в основе такого электрического кода.

2. Основываясь на информации, изложенной в предыдущем вопросе, объясните риск, связанный с использованием провода 14-го калибра в цепи, которая будет использоваться для питания 16-амперной пилы.

3. Определите сопротивление медного провода 12 калибра длиной 1 милю. Дано: 1 миля = 1609 метров и диаметр = 0,2117 см.

4. Два провода — A и B — круглого сечения имеют одинаковую длину и изготовлены из одного материала. Тем не менее, сопротивление провода A в четыре раза больше, чем у провода B.Во сколько раз диаметр проволоки B больше диаметра проволоки A?

.