Дистилляция браги непрерывным способом. Расчёт колонн.
Добавлено: 28 июн 2017, 22:10
Расчёт бражной колонны по Стабникову.
для того что бы рассчитать бражную колонну для начала нужно определить высоту , которая будет занята тарелками. к примеру имеем высоту 2400 мм.
50 мм откинем на всякий случай, сверху в колонне над тарелкой питания оставим свободное пространство не занятое тарелками , высотой равной 2-3 межтарелочным расстояниям. это место нужно для того чтобы в отбор не попадали брызги и пена, которая активно образуется при нагревании и дегазации (освобождения от углекислоты).
количество тарелок в бражной колонне выбирается:
из написанного понятно, что для того что бы отжать спирт из браги колонне нужно всего 8.3 теоретических тарелок со 100% КПД. так как такой режим работы тарелки поддерживать трудно, то принимают кпд тарелки 50% и их количество увеличивают вдвое, такой режим работы имеет некоторый запас и позволяет менять режим работы колонны в некоторых пределах, без опасности упустить спирт с бардой.
более того , количество тарелок увеличивают ещё процентов на 30... но мы этого делать не будем. потому что придётся снижать расстояние между тарелками , скорость пара тоже снизится и производительность снизится.
итак примем к расчёту 17 тарелок.
от высоты 2350 отнимем миллиметров 250 и остаётся 2100 мм на тарельчатую часть.
2100/17 расстояний=123 мм
расчитываем скорость пара в свободном сечении колонны при расстоянии между тарелками равном 123мм
существует несколько формул расчёта скорости пара в свободном сечении колонны в зависимости от расстояния между тарелками, но эта кажись самая универсальная.
при глубине барботажа 3 мм , скорость пара равна 0.53 м/сек.
далее выбираем диаметр колонны. возьмём например внутренний диаметр колонны равным 100 мм.
по формуле
т.е. объём пара равен произведению площади сечения колонны, скорости пара в свободном сечении и что бы получить объём пара за час умножают на 3600.
при диаметре колонны 100 мм площадь сечения будет равна 0.00785 м кв.
0.00785*0.53*3600= 14.97 м куб./ч
если брага зерновая, то содержание спирта в ней будет примерно 8%.
т.е. пар образующийся при кипении бражки будет содержать примерно 40% спирта
плотность 40%-ного водно-спиртового пара будет равна 0.817 кг/м куб
т.е. 14.97 куб м пара будут иметь вес при конденсации 14.97*0.81=12.23 кг/ч
при содержание спирта в 40%. плотность раствора будет равна 0.948г/см куб
т.е. объём конденсата будет равен 12.23/0.948=12.9 литра 40%-ной жидкости в час. на абсолютный спирт это 5.16 л/ч
это означает, что 8%-ной браги будет переработано 64 литра.
при минимальной норме расхода 120 ватт на литр браги получается 64*120=7740 вт/ч-минимальная мощность парогенератора.
теперь посчитаем количество и площадь отверстий на тарелке.
диаметр отверстий на тарелках для сахарной браги достаточно 5-6 мм , для "густых" , зерновых браг 10 мм.
но! настоятельно рекомендую, если планируется приготовление и перегонка браги из дроблёного зерна, то помол должен быть как можно тоньше. чем ближе к муке, тем лучше и многих проблем связанных с брагой удастся избежать. крупные (больше 2-3 мм) зерновые включения очень мешают работе. во первых: заторы из крупной дроблёнки труднее готовить, а во вторых дробина при перегонке будет стремиться "законопатить" трубопроводы, осесть на дно бродильной ёмкости и т.д.
исходя из написанного , принимаем скорость пара в отверстиях равной 5 м/сек, для зерновой браги из зерна с помолом 0-1.5 мм , отверстия принимаем равными диаметру 8 мм.
площадь отверстия будет равна 0.0000502 м кв. по формуле:
находим объём пара проходящего через одно отверстие за час со скоростью 5 м/сек.
0.0000502*5*3600=0.903 м куб/ч
всего за час в колонне поднимается 14.97 м куб пара в час. 14.97/0.903=16.56 отверстий. пусть 17 штук.
"живое" сечении тарелки равно 11%.
очевидно, что чем больше межтарелочное расстояние в колонне, тем выше скорость пара и тем больше должно быть "живое" сечение тарелки.
Из практики: чем гуще брага- тем медленнее скорость перегона, даже если густая брага будет иметь большую спиртуозность по сравнению с жидкой и это при отверстиях на тарелках диаметром 10 мм.
густая брага создаёт лишнюю высоту барботажа что повышает давление в колонне и брызгоунос.
для того что бы рассчитать бражную колонну для начала нужно определить высоту , которая будет занята тарелками. к примеру имеем высоту 2400 мм.
50 мм откинем на всякий случай, сверху в колонне над тарелкой питания оставим свободное пространство не занятое тарелками , высотой равной 2-3 межтарелочным расстояниям. это место нужно для того чтобы в отбор не попадали брызги и пена, которая активно образуется при нагревании и дегазации (освобождения от углекислоты).
количество тарелок в бражной колонне выбирается:
из написанного понятно, что для того что бы отжать спирт из браги колонне нужно всего 8.3 теоретических тарелок со 100% КПД. так как такой режим работы тарелки поддерживать трудно, то принимают кпд тарелки 50% и их количество увеличивают вдвое, такой режим работы имеет некоторый запас и позволяет менять режим работы колонны в некоторых пределах, без опасности упустить спирт с бардой.
более того , количество тарелок увеличивают ещё процентов на 30... но мы этого делать не будем. потому что придётся снижать расстояние между тарелками , скорость пара тоже снизится и производительность снизится.
итак примем к расчёту 17 тарелок.
от высоты 2350 отнимем миллиметров 250 и остаётся 2100 мм на тарельчатую часть.
2100/17 расстояний=123 мм
расчитываем скорость пара в свободном сечении колонны при расстоянии между тарелками равном 123мм
существует несколько формул расчёта скорости пара в свободном сечении колонны в зависимости от расстояния между тарелками, но эта кажись самая универсальная.
при глубине барботажа 3 мм , скорость пара равна 0.53 м/сек.
далее выбираем диаметр колонны. возьмём например внутренний диаметр колонны равным 100 мм.
по формуле
т.е. объём пара равен произведению площади сечения колонны, скорости пара в свободном сечении и что бы получить объём пара за час умножают на 3600.
при диаметре колонны 100 мм площадь сечения будет равна 0.00785 м кв.
0.00785*0.53*3600= 14.97 м куб./ч
если брага зерновая, то содержание спирта в ней будет примерно 8%.
т.е. пар образующийся при кипении бражки будет содержать примерно 40% спирта
плотность 40%-ного водно-спиртового пара будет равна 0.817 кг/м куб
т.е. 14.97 куб м пара будут иметь вес при конденсации 14.97*0.81=12.23 кг/ч
при содержание спирта в 40%. плотность раствора будет равна 0.948г/см куб
т.е. объём конденсата будет равен 12.23/0.948=12.9 литра 40%-ной жидкости в час. на абсолютный спирт это 5.16 л/ч
это означает, что 8%-ной браги будет переработано 64 литра.
при минимальной норме расхода 120 ватт на литр браги получается 64*120=7740 вт/ч-минимальная мощность парогенератора.
теперь посчитаем количество и площадь отверстий на тарелке.
диаметр отверстий на тарелках для сахарной браги достаточно 5-6 мм , для "густых" , зерновых браг 10 мм.
но! настоятельно рекомендую, если планируется приготовление и перегонка браги из дроблёного зерна, то помол должен быть как можно тоньше. чем ближе к муке, тем лучше и многих проблем связанных с брагой удастся избежать. крупные (больше 2-3 мм) зерновые включения очень мешают работе. во первых: заторы из крупной дроблёнки труднее готовить, а во вторых дробина при перегонке будет стремиться "законопатить" трубопроводы, осесть на дно бродильной ёмкости и т.д.
исходя из написанного , принимаем скорость пара в отверстиях равной 5 м/сек, для зерновой браги из зерна с помолом 0-1.5 мм , отверстия принимаем равными диаметру 8 мм.
площадь отверстия будет равна 0.0000502 м кв. по формуле:
находим объём пара проходящего через одно отверстие за час со скоростью 5 м/сек.
0.0000502*5*3600=0.903 м куб/ч
всего за час в колонне поднимается 14.97 м куб пара в час. 14.97/0.903=16.56 отверстий. пусть 17 штук.
"живое" сечении тарелки равно 11%.
очевидно, что чем больше межтарелочное расстояние в колонне, тем выше скорость пара и тем больше должно быть "живое" сечение тарелки.
Из практики: чем гуще брага- тем медленнее скорость перегона, даже если густая брага будет иметь большую спиртуозность по сравнению с жидкой и это при отверстиях на тарелках диаметром 10 мм.
густая брага создаёт лишнюю высоту барботажа что повышает давление в колонне и брызгоунос.