Расчёт тарельчатых ректификационных колонн.

Ответить
Аватара пользователя
Алкобрат
Администратор
Сообщения: 5496
Зарегистрирован: 27 июн 2017, 09:05
Репутация: 1084
Имя: Сергей
Откуда: *******

Расчёт тарельчатых ректификационных колонн.

Сообщение Алкобрат »

Для начала пока только с провальными тарелками.
ну и традиционно: -"я ничего не придумывал, всё из книг".
возникла необходимость в этой теме, так как появляются вопросы об оптимизации ректификационного оборудования. так сказать-логическое завершение "гонки вооружений".. или продолжение.
собственно цель этой темы -написать калькулятор, что бы любой желающий мог посчитать производительность той или иной модификации своего будущего оборудования.
IlyaSPb, Илья , надеюсь на твою помощь. в принципе тут тоже самое что и расчёт бражной колонны, так что как матрицу можно взять ту прогу и изменить некоторые параметры.
имеем высоту колонны H, делим её на количество тарелок + 1 и получаем межтарелочное расстояние. например: высота колонны 5 метров тарелок 50 шт , значит 5000/50+1=98 мм
от межтарелочного расстояния по формуле Изображение рассчитываем рабочую скорость пара .
наверное глубину барботажа стоит использовать как величину устанавливаемую вручную , в диапазоне от 1 до 40 мм.
должна получиться такая вот зависимость-это если Z=3мм:
на практике выяснилось, что глубина барботажа на провальной тарелке получается в районе 10-15 мм. при межтарелочном 100 мм.
Изображение
зная скорость пара и диаметр колонны , по формуле:
Изображение
находим объём пара поднимающегося к дефлегматору за час.
по таблице :
Изображение
находим что плотность спиртового пара равна ... ну пусть 1.5 кг/ м куб
значит в дефлегматоре конденсируется V*1,5 кг м куб =масса спирта конденсируемого в дефлегматоре за час.
если плотность спирта 0.805 гр см куб , то в дефлегматоре конденсируется V*1.5 /0.805=литров спирта за час
в отбор пускаем 1/4, значит: V*1.5/0.805/4=скорость отбора (л/ч).
не мудрствуя лукаво ... нагрев принимаем из расчёта 1 квт, на 1л /ч отбора... т.е. V*1/5/0.805/4*1=нагрев (квт/ч)

теперь считаем тарелки. как вначале и писал-будем считать тарелки провальные без перелива, т.к. они легче других в изготовлении.
принимая во внимание что диаметр отверстий должен быть равен от 2.5 до 3.5 мм Изображение

по известной формуле считаем площадь одного отверстия. диаметр отверстия задаётся вручную .
зная площадь отверстия и рекомендованную скорость пара в отверстии равную 5 м/сек (при межтарелочном в 400-500мм) находим объём пара, которое проходит через это отверстие за час.
по рекоммендованной скорости пара в отверстии: чем выше эта скорость пара, тем выше уровень жидкости на тарелке,т.е. тем выше барботаж , а значит и капельки жидкости будут взлетать выше над слоем пены. т.е. при малых межтарелочных расстояниях (например 100 мм) следует принимать скорость пара в отверстии не 5 м/сек, а примерно 2.7 м/сек (проверено на практике).
Изображение
теперь, зная объём пара проходящего через полное сечение колонны и объём пара проходящего через одно отверстие, делим одно на другое и получаем количество отверстий на тарелке.
ну и в конце считаем живое сечение тарелки в процентах.
если как то прикрутить к калькулятору ещё возможность расчёта тарелки на которой вместо отверстий щели ... такие тарелки изготавливать на лазерной резке наверное проще... но что то щели щириной 6 мм наверное крупноваты для спирта. имхо размер должен быть 3-4 мм...
Изображение
но наверное только усложнит калькулятор.
в правой части калькулятора следует добавить рекомендации по количеству тарелок для разного вида колонн.
для кубовой колонны 40-50 тарелок
для эпюрационной 31-40 тарелок
для концентрационной части полной ректификационной колонны 50-55 тарелок , от этой части колонны зависит производительность. вместе с царгой пастеризации и выварной частью 66-75.
Расчет УБРЭНеПеТаК-1 .xlsx
У вас нет необходимых прав для просмотра вложений в этом сообщении.
Musha ring dum a doo dum a da

Kabanchik
Сообщения: 208
Зарегистрирован: 14 фев 2019, 02:12
Репутация: 14
Имя: Кирилл
Откуда: Город-герой Воронеж

Расчёт тарельчатых ректификационных колонн.

Сообщение Kabanchik »

Алкобрат писал(а):
22 июн 2020, 10:19
Kabanchik, на фото фланец и тарелка. фланец вырезан лазером из 4.5 мм металла
50 физических тарелок как раз нормально будет.

если высота колонны будет 5500 мм и в колонне будет 50 тарелок , то 5500/51=107мм межтарелочное.
(0.305*107/0.05*107+60)-0.012*10=0.379 м скорость пара при межтарелочном 107 мм
производительность по спирту будет 1.23 л/ч
кстати .... на скане упоминается что скорость пара в отверстиях сит 4-5 м/сек...
продолжим тут, речь ведь о тарельчатой)
Да, я посчитал уже тоже на свой диаметр, брал расчетную 4.5м/с, 1.3л/ч получилось приблизительно, но я сейчас разговаривал с резчиком он сказал не смогут 2мм отверстия мне сделать, вот это печалька, я хочу попробовать сделать 2мм, где-то читал что для чистых жидкостей оптимальнее брать меньший диаметр отверстий, чёт там про дисперсность пузырька было или чтото такое, не помню уже дословно, ведь ректифицировать я буду уже после НБК. Вот теперь отправил узнать его 3мм хоть получится нарезать дырки, а сам пока смотрю может взять 63 диаметр и сделать 55 тарелок с запасом на 100мм расстоянии, в финансы упирается всё) а хотелкам нет предела :D
С другой стороны может и лучше взять 50 дисков будет больше запас по мощности, стабильнее наверное будет. Вообще мне понравилась идея тарельчатой РК вместо гальки)

Аватара пользователя
Алкобрат
Администратор
Сообщения: 5496
Зарегистрирован: 27 июн 2017, 09:05
Репутация: 1084
Имя: Сергей
Откуда: *******

Расчёт тарельчатых ректификационных колонн.

Сообщение Алкобрат »

Kabanchik, сверлильном станке насверишь и 2 мм отверстия. я отверстия диаметром 2.8 мм сверлил. на бумажке разметил центра отверстий, вырезал, приклеил на тарелку, просверлил. и по этой тарелке-кондуктору просверлил остальные, по 84 дырки на каждой.

Изображение
Musha ring dum a doo dum a da

Kabanchik
Сообщения: 208
Зарегистрирован: 14 фев 2019, 02:12
Репутация: 14
Имя: Кирилл
Откуда: Город-герой Воронеж

Расчёт тарельчатых ректификационных колонн.

Сообщение Kabanchik »

Алкобрат, Не, 50 тарелок это жесть) я 17 сверлить задалбоивался, потом приспособился их сэнвичем все скручивать и сразу прогонять сверло через все). На лазерной сказали 3мм сделать смогут, не то что хотел конечно, на 2мм отверстиях по тарелке поверхностное натяжение вроде как выше и должно быть больше разделение, но пока думаю, а то с этим натяжением можно переборщить и тарелка не будет работать без переливного канала, может на 3мм и остановлюсь, провальная все таки тарелка. А выше у тебя вон и вовсе пишут про щели в 4-6мм, в некоторых книгах для чистых жидкостей 2-3мм спирт же наверное можно считать чистой жидкостью) посчитаю сначала какая нужна площадь св.сеченеия, а дальше поиграюсь размерами и разметкой дырок. Ты какой диаметр выбрал бы?

Kabanchik
Сообщения: 208
Зарегистрирован: 14 фев 2019, 02:12
Репутация: 14
Имя: Кирилл
Откуда: Город-герой Воронеж

Расчёт тарельчатых ректификационных колонн.

Сообщение Kabanchik »

Алкобрат, В общем остановился я на 63 трубе, расчёты провел, производительность 2.2л/ч расчетная, межтарелок 110мм, но есть вопросы...
1. Если дефлегматор на колонне будет из 51 трубы это как-то скажется на работе колонны? И какие нюансы для дефлегматора желательно учесть? типа там объема стакана его отборного и т.д. И вообще как проще и эффективно его сделать для нее?
2. Как управлять колонной? на каких тарелках ставить датчики температуры? где замерять давление?
3. Утепление, вопрос теплопотерь по высоте, думаю использовать нить стекловолокна(в бабинах такая) и мотать ее слоями толщиной до 2-3см, коэффициент теплопередачи у стекловолокна 0.03-0.04, сверху стрейчпленка, чтобы волокно не пылило, на нее фольгу(ясен пень Саянскую :D ) и сверху алюминиевый скотч. Чем ты своих здоровяков утеплял?
4. Объем куба желательный на такой объем колонны? Как его соединить с колонной лучше? если паропровод, то как осуществляется возврат в куб?
5. пока не придумал))

Аватара пользователя
Алкобрат
Администратор
Сообщения: 5496
Зарегистрирован: 27 июн 2017, 09:05
Репутация: 1084
Имя: Сергей
Откуда: *******

Расчёт тарельчатых ректификационных колонн.

Сообщение Алкобрат »

Kabanchik, сверлить отверстия в тарелках только в станке, дрелью -мучение.
Kabanchik писал(а):
22 июн 2020, 20:39
Ты какой диаметр выбрал бы?
диаметр отверстий на тарелках изначально планировал 2.5-3.5. потом, по мере разметки , определения количества отверстий, размер вышел 2.8 мм.
Kabanchik писал(а):
23 июн 2020, 05:00
Если дефлегматор на колонне будет из 51 трубы это как-то скажется на работе колонны?
нормально будет...
Kabanchik писал(а):
23 июн 2020, 05:00
И какие нюансы для дефлегматора желательно учесть? типа там объема стакана его отборного и т.д. И вообще как проще и эффективно его сделать для нее?
никаких особенностей у дефлегматора нет, его вообще можно подключить к колонне гофро или трубо проводкой.
Kabanchik писал(а):
23 июн 2020, 05:00
2. Как управлять колонной? на каких тарелках ставить датчики температуры? где замерять давление?
давление в кубе измерять, температуру -между второй и третьей тарелкой, считая снизу.
Kabanchik писал(а):
23 июн 2020, 05:00
3. Утепление, вопрос теплопотерь по высоте, думаю использовать нить стекловолокна(в бабинах такая) и мотать ее слоями толщиной до 2-3см, коэффициент теплопередачи у стекловолокна 0.03-0.04, сверху стрейчпленка, чтобы волокно не пылило, на нее фольгу(ясен пень Саянскую ) и сверху алюминиевый скотч. Чем ты своих здоровяков утеплял?
что то ты загоняешься )). обмотал колонну гофрокартоном (один-два слоя) от упаковочных коробок, а поверх любой утеплитель который можно хоть алюминиевым, хоть обычным скотчем зафиксировать.
Kabanchik писал(а):
23 июн 2020, 05:00
4. Объем куба желательный на такой объем колонны? Как его соединить с колонной лучше? если паропровод, то как осуществляется возврат в куб?
если производительность 2.2 л/ч, то за 20 (за минусом работа на себя отбор голов) часов отберёшь 44 литра спирта, а значит заливать нужно в куб 110 литров 40%-ной жижи. прибавим ещё процентов 30 объёма и получим ... литров на 150 куб нужен.
для паровой магистрали, соединяющей куб и колонну можно взять пару гофрированных подводок на 3/4", возможно что и одной хватит, а для возврата в куб конденсата хватит гофры в 1/2".
Musha ring dum a doo dum a da

Kabanchik
Сообщения: 208
Зарегистрирован: 14 фев 2019, 02:12
Репутация: 14
Имя: Кирилл
Откуда: Город-герой Воронеж

Расчёт тарельчатых ректификационных колонн.

Сообщение Kabanchik »

Алкобрат писал(а):
23 июн 2020, 07:33
что то ты загоняешься )). обмотал колонну гофрокартоном (один-два слоя) от упаковочных коробок
помещение неотапливаемое на 1 этаже, зимой с улицей разница в ~5 градусов всего, потому и загоняюсь)
Алкобрат писал(а):
23 июн 2020, 07:33
давление в кубе измерять, температуру -между второй и третьей тарелкой, считая снизу
а если дельту, то где верхний датчик ставить?
Алкобрат писал(а):
23 июн 2020, 07:33
по мере разметки , определения количества отверстий, размер вышел 2.8 мм.
Ну я уже вышел разметкой как раз ровно на 3мм.

Kabanchik
Сообщения: 208
Зарегистрирован: 14 фев 2019, 02:12
Репутация: 14
Имя: Кирилл
Откуда: Город-герой Воронеж

Расчёт тарельчатых ректификационных колонн.

Сообщение Kabanchik »

Алкобрат писал(а):
23 июн 2020, 07:33
а для возврата в куб конденсата хватит гофры в 1/2"
а как сделать чтобы у меня пар и возврат по разным магистралям шли? не пойму. Или они по одним и тем же трубопроводам могут идти?

Аватара пользователя
Алкобрат
Администратор
Сообщения: 5496
Зарегистрирован: 27 июн 2017, 09:05
Репутация: 1084
Имя: Сергей
Откуда: *******

Расчёт тарельчатых ректификационных колонн.

Сообщение Алкобрат »

Kabanchik писал(а):
23 июн 2020, 12:37
помещение неотапливаемое на 1 этаже, зимой с улицей разница в ~5 градусов всего, потому и загоняюсь)
теплопотери у куба в зимнее время больше будут. сделаешь теплоизоляцию слоем не 20 мм , а 40 мм и нормально.
куб особенно нужно утеплять.
Kabanchik писал(а):
23 июн 2020, 12:37
а если дельту, то где верхний датчик ставить?
под дефлегматором. ....ну и в кубе тоже нужен термометр.
Kabanchik писал(а):
23 июн 2020, 16:26
а как сделать чтобы у меня пар и возврат по разным магистралям шли? не пойму. Или они по одним и тем же трубопроводам могут идти?
паровая магистраль располагается по восходящей, а трубопровод с конденсатом имеет провис для гидрозатвора, вот по ней жижа и пойдёт.
Musha ring dum a doo dum a da

Kabanchik
Сообщения: 208
Зарегистрирован: 14 фев 2019, 02:12
Репутация: 14
Имя: Кирилл
Откуда: Город-герой Воронеж

Расчёт тарельчатых ректификационных колонн.

Сообщение Kabanchik »

Алкобрат писал(а):
24 июн 2020, 10:09
теплопотери у куба в зимнее время больше будут. сделаешь теплоизоляцию слоем не 20 мм , а 40 мм и нормально.
куб особенно нужно утеплять.
Куб естественно, его буду в пару слоев минватой, колонну хочу свести к минимуму перепад температуры по высоте изза теплопотерь
Алкобрат писал(а):
24 июн 2020, 10:09
под дефлегматором. ....ну и в кубе тоже нужен термометр
в кубе будет конечно, автоматика по нему будет отключать по достижении Т и уменьшение отбора вести, а под дефом лучше делать в паровой зоне в самом верху или в зоне барботажа над верхней тарелкой?
Алкобрат писал(а):
24 июн 2020, 10:09
трубопровод с конденсатом имеет провис для гидрозатвора
вот это меня и интересовало) значит просто шланг будет идти с перегибом, ну уже намного проще чем клампы торцевать.
Сегодня узнал, смогут 2.7мм отверстия нарезать, буду под этот диаметр размечать и количество подгадывать

Аватара пользователя
Алкобрат
Администратор
Сообщения: 5496
Зарегистрирован: 27 июн 2017, 09:05
Репутация: 1084
Имя: Сергей
Откуда: *******

Расчёт тарельчатых ректификационных колонн.

Сообщение Алкобрат »

Kabanchik писал(а):
24 июн 2020, 12:09
Сегодня узнал, смогут 2.7мм отверстия нарезать
ширина шва у лазерной резки где -то 0.3 мм. х.з. как они там точно нарежут?
Kabanchik писал(а):
24 июн 2020, 12:09
а под дефом лучше делать в паровой зоне в самом верху или в зоне барботажа над верхней тарелкой?
да где пар к дефу идёт там и ставь датчик.
Musha ring dum a doo dum a da

Kabanchik
Сообщения: 208
Зарегистрирован: 14 фев 2019, 02:12
Репутация: 14
Имя: Кирилл
Откуда: Город-герой Воронеж

Расчёт тарельчатых ректификационных колонн.

Сообщение Kabanchik »

Алкобрат писал(а):
24 июн 2020, 13:59
ширина шва у лазерной резки где -то 0.3 мм
хз, нарезали уже, не вникал в их кухню, мне главное соответствует размерам

Mr.N
Сообщения: 126
Зарегистрирован: 10 мар 2019, 21:53
Репутация: 3
Имя: Михаил
Откуда: Новосибирск

Расчёт тарельчатых ректификационных колонн.

Сообщение Mr.N »

Kabanchik писал(а):
22 июн 2020, 13:51
, я хочу попробовать сделать 2мм, где-то читал что для чистых жидкостей оптимальнее брать меньший диаметр
Абсолютно правильно...
Чем больше дырочек... при том же соотношенни к свободному сечению....тем лучше для тмо.... ну кроме случаев для густых браг....ааа...это я уже про нбк...
А для ректа...таже ситчатая, с переливом...лучше китайской колпачовой... т.к у последней всего 20 прооезей примено... на трех колпачах.... а дырочее там можно нпсверлить... и 100 и 200...и больше

SergeyR
Сообщения: 185
Зарегистрирован: 01 мар 2020, 13:17
Репутация: 3
Имя: Сергей
Откуда: ******

Расчёт и эксплуатация ректификационной колонны

Сообщение SergeyR »

Алкобрат писал(а):
27 июл 2020, 20:33
SergeyR, нормально. только камушки в эту трубу нужны будут фракцией 9-10 мм. производительность у этой колонны (134мм*5500мм) будет примерно 3.2 л/ч при нагреве 3.2 квт/ч+тп куба.
....если только 134мм внутренний диаметр...
Приветствую, Сергей! Сборка затянулась немного.. В итоге получилось 134мм*5800мм (вместо планируемых 134мм*5500мм). Фракция гальки 9-10 мм. При этом условии нагрев и отбор останутся прежними (3.2)..?

Аватара пользователя
Алкобрат
Администратор
Сообщения: 5496
Зарегистрирован: 27 июн 2017, 09:05
Репутация: 1084
Имя: Сергей
Откуда: *******

Расчёт и эксплуатация ректификационной колонны

Сообщение Алкобрат »

SergeyR, привет Сергей. тут такое дело....уже несколько дней тестирую тарельчатую ректификационную колонну. в общем, насадочные колонны-это просто мусор по сравнению с тарельчатыми.
при 134 *5800 галька 10-13 мм нагрев 4 квт и отбор 4л/ч.
если туда поставить 50 провальных тарелок то производительность выйдет в районе 7-10 л/ч, при соответствующем нагреве.
Musha ring dum a doo dum a da

VVS2177
Сообщения: 2777
Зарегистрирован: 25 янв 2018, 11:07
Репутация: 224
Имя: Владимир
Откуда: Москва

Расчёт и эксплуатация ректификационной колонны

Сообщение VVS2177 »

Алкобрат писал(а):
02 сен 2020, 07:57
насадочные колонны-это просто мусор по сравнению с тарельчатыми.
Тс-с-с, а то насадочников, изготовителей мультигранок, лишишь дохода. Весь зерновой форум сейчас перевернется
38х1900, 3,5х3,5, 60 л

Владимир 125
Сообщения: 269
Зарегистрирован: 04 июл 2017, 09:19
Репутация: 24
Имя: Владимир
Откуда: Новосибирск

Расчёт и эксплуатация ректификационной колонны

Сообщение Владимир 125 »

Тарельчатая, какой она минимальной высоты и диаметра может быть? Че то уж слишком высокие колонны.

SergeyR
Сообщения: 185
Зарегистрирован: 01 мар 2020, 13:17
Репутация: 3
Имя: Сергей
Откуда: ******

Расчёт и эксплуатация ректификационной колонны

Сообщение SergeyR »

Алкобрат писал(а):
02 сен 2020, 07:57
при 134 *5800 галька 10-13 мм нагрев 4 квт и отбор 4л/ч.
если туда поставить 50 провальных тарелок то производительность выйдет в районе 7-10 л/ч, при соответствующем нагреве.
следующая точно будет тарельчатая..! Что касается насадочной 5800*134, я уже засыпал в неё гальку 9-10 мм.. как быть..?

VVS2177
Сообщения: 2777
Зарегистрирован: 25 янв 2018, 11:07
Репутация: 224
Имя: Владимир
Откуда: Москва

Расчёт и эксплуатация ректификационной колонны

Сообщение VVS2177 »

Алкобрат, а какой должна бытьтарельчатая рекколонна под домашние 3,5-4КВт ?
38х1900, 3,5х3,5, 60 л

Аватара пользователя
Алкобрат
Администратор
Сообщения: 5496
Зарегистрирован: 27 июн 2017, 09:05
Репутация: 1084
Имя: Сергей
Откуда: *******

Расчёт и эксплуатация ректификационной колонны

Сообщение Алкобрат »

SergeyR писал(а):
02 сен 2020, 12:27
Что касается насадочной 5800*134, я уже засыпал в неё гальку 9-10 мм.. как быть..?
производительность будет 3-3.2 л/ч, при нагреве 3-3.2 квт+тп куба.
Владимир 125 писал(а):
02 сен 2020, 11:39
Тарельчатая, какой она минимальной высоты и диаметра может быть? Че то уж слишком высокие колонны.
на данный момент могу утверждать только то, что для кубовой установки 30 провальных тарелок будет достаточно и что при межтарелочном расстоянии в 100 мм тарелки будут очень хорошо работать. например: при высоте колонны в 3000 мм , диаметре в 100 мм, производительность можно поиметь под 7 литров в час.
и ещё что очень хорошо- так это то что тарельчатая колонна не чувствительна к изменению нагрева. т.е. она (касаемо примера приведённого выше) может работать как при 3-4 квт, так и при 7 квт, естественно что при изменении нагрева в меньшую сторону нужно корректировать отбор...
на данный момент нужно выяснить одну деталь. скорее всего этот момент описан в книгах и его можно легко просчитать. суть вот в чём: имеем провальную тарелку с насверленными отверстиями. рассмотрим одно отверстие ... и слой спирта над этим отверстием...нужно узнать на какую высоту взлетают брызги ... и узнать зависимость высоты этого брызгового слоя от скорости пара в этом отверстии...
зная эти параметры можно определить какое минимальное межтарелочное расстояние можно устраивать...т.е. какой минимальной высоты колонну можно сделать имея при этом в колонне 30 тарелок...
ну или методом научного тыка ... тоже можно))) но дороже.))
VVS2177 писал(а):
02 сен 2020, 12:27
а какой должна бытьтарельчатая рекколонна под домашние 3,5-4КВт ?
Володь, выше и на твой вопрос дал ответ. пока это примерно 100*3000., но если выясним детали описанные выше, то высоту можно снизить за счёт увеличения диаметра колонны.
VVS2177 писал(а):
02 сен 2020, 08:57
Тс-с-с, а то насадочников, изготовителей мультигранок, лишишь дохода. Весь зерновой форум сейчас перевернется
это да...))) но я сам удивлён от того как колонна работает...качество спирта очень хорошее.
эксперименты продолжаются)))
Musha ring dum a doo dum a da

Ответить