Kondensor atau lemari es refluks shell-and-tube vertikal. Dephlegmator untuk minuman nabati, apa itu
Dephlegmator adalah bagian dari minuman nabati, yang memastikan produksi alkohol yang kualitasnya mendekati "vodka" dibandingkan minuman keras yang diperoleh tanpanya, yang tidak kalah pentingnya untuk kelengkapan gambar, kecepatan distilasi juga meningkat.
Prinsip operasinya didasarkan pada proses rektifikasi - pemisahan campuran beberapa zat cair menjadi komponen-komponen individual.
Ada beberapa diagram dasar yang sesuai dengan unit pembetulan yang diproduksi. Yang paling sederhana terdiri dari beberapa tabung yang dilas menjadi satu, yang lebih rumit memiliki sistem pendingin, tetapi salah satunya bisa dibuat di rumah.
Keterangan
Desain penyulingan nabati dapat bervariasi dari yang sangat sederhana, terdiri dari kubus distilasi, lemari es dan selang, hingga yang sangat rumit, strukturnya mirip dengan instalasi industri.
Dephlegmator adalah unit tambahan, dirancang untuk meningkatkan proses distilasi dan kualitas produk akhir - minuman keras.
Biasanya terletak tepat di atas kubus distilasi dan dapat menjadi bagian dari kolom distilasi.
Desain paling sederhana - film - terdiri dari tabung vertikal; tipe yang lebih kompleks memiliki area kondensasi yang meningkat, dan juga dilengkapi dengan sistem pendingin yang meningkatkan dan mengontrol proses pemisahan cairan menjadi komponen-komponennya.
Tujuan
Perangkat memastikan jalannya proses perbaikan, yang, tidak seperti distilasi, di mana cairan hanya mengembun setelah penguapan, terdiri dari penguapan ulang kondensat secara berulang-ulang dan pertukaran gas-cair secara simultan antara kondensat dan uap yang naik.
Setelah itu kondensat dialirkan ke dalam kubus distilasi dan diuapkan kembali, proses berlanjut secara siklis. Karena itu, alkohol dipisahkan dari kotoran yang tidak perlu dengan lebih efisien.
Oleh karena itu, kondensor refluks dalam minuman keras nabati diperlukan agar proses rektifikasi dapat berlangsung, yang secara signifikan meningkatkan rasa dan sifat aromatik nabati, kekuatan dan kemurniannya, yang tidak dapat dicapai hanya dengan distilasi.
Desain dan prinsip pengoperasian kondensor refluks dalam penyulingan nabati
Untuk memastikan pembetulan minimal di atas kubus distilasi, cukup memasang tabung tinggi dengan bagian atas tertutup dan saluran keluar uap di dekatnya.
Perangkat kondensor refluks untuk minuman nabati jenis ini disebut perangkat film. Tipe lainnya mencakup unit yang dilengkapi dengan bidang tambahan, misalnya rusuk internal yang meningkatkan area kondensasi, serta pendingin air untuk mengontrol proses rektifikasi.
Dalam hal ini, desain harus berisi termometer, yang sesuai dengan pembacaan pasokan air yang diatur.
Produktivitas penyulingan nabati yang dilengkapi dengan unit rektifikasi dengan sistem pendingin jauh lebih tinggi, dan di antara semua opsi desain jenis ini, “model Dimroth” menonjol.
Kesederhanaan dan efisiensinya yang relatif, tidak kalah dengan kolom distilasi lengkap, menjadikannya yang pertama dalam pembuatan bir rumahan.
Inti dari proses perbaikan
Braga adalah larutan dari banyak zat: alkohol, air, minyak fusel, dan kotoran lainnya. Masing-masing mempunyai suhu didih dan penguapan yang berbeda.
Kondensor refluks untuk penyulingan nabati dirancang sedemikian rupa sehingga uap, setelah masuk ke dalamnya, didinginkan hingga suhu tertentu - idealnya 78 C derajat; dalam kondisi seperti itu, pengotor yang menguap dan minyak fusel, yang memiliki titik didih lebih tinggi, tidak dapat mempertahankan keadaan gas, akibatnya mereka mulai mengembun di dinding.
Dan uap yang dimurnikan, yang sebagian besar terdiri dari alkohol dan air, dialirkan ke saluran keluar di bagian atas di sepanjang sistem.
Tahukah kamu? Seringkali, kondensor refluks disalahartikan dengan alat penguap uap, yang meskipun melakukan beberapa tugasnya, tidak memberikan perbaikan penuh karena kurangnya penguapan ulang siklik. Selain itu, steamer melakukan fungsi keselamatan jika terjadi percikan tumbukan.
Cara membuatnya sendiri
Film dengan pendingin
Versi perbaikan dari desain paling sederhana. Ini terdiri dari dua pipa: diameter lebih kecil dan lebih besar, yang pertama dimasukkan dan dilas ke dalam yang kedua, di dindingnya dibuat dua lubang - satu di bawah dan satu di atas untuk suplai dan keluar air, masing-masing.
Struktur dipasang di atas kubus distilasi. Uap dari kubus memasuki rongga tengah dan, sebagian mengembun di dinding yang didinginkan, mengalir kembali, lalu menguap lagi.
Bagian luarnya berupa jaket air, di dalamnya air bersirkulasi, memberikan pendinginan, dan intensitas suplainya memungkinkan untuk mengontrol proses rektifikasi. Anda dapat membuat minuman keras nabati dengan kondensor refluks menggunakan gambar sederhana.
Model Dimroth
Desainnya terdiri dari dua tabung, yang pertama berfungsi sebagai wadah, di dalamnya terdapat uap dari kubus.
Sebuah spiral digulung dari yang kedua, di mana air akan bersirkulasi, sementara harus ada celah antara spiral dan badan.
Unit dipasang tepat di atas kubus distilasi. Desain yang sangat sederhana ini memiliki efisiensi lebih tinggi dibandingkan film, sebagian karena permukaan kondensasi berada di tengah, bukan di tepi perangkat.
Ringkasan singkat
Setelah mempelajari semua detailnya dan memahami cara kerja kondensor refluks dalam minuman keras nabati, kami dapat mengatakan dengan yakin bahwa manfaat penggunaannya tidak sebanding dengan sumber daya yang dibutuhkan untuk membuatnya. Kulkas Dimroth patut mendapat perhatian khusus, menggabungkan efisiensi tinggi dengan desain sederhana. Minuman nabati yang diperbaiki adalah produk yang berada pada tingkat yang sangat berbeda, dan ini berlaku baik untuk rasa dan aroma minuman, serta kandungan minyak fusel dan kotoran lainnya.
Kemajuan produksi dan peningkatan tidak berhenti. Berbagai modifikasi dan penambahan terus dilakukan untuk membantu menjadikan alkohol buatan sendiri lebih murni dan berkualitas lebih tinggi.
Salah satu perangkat tersebut disebut kondensor refluks untuk minuman keras. Pada artikel kali ini kita akan membahas lebih detail tentang perangkat ini, jenisnya, dan cara membuatnya sendiri.
Perangkat ini ditujukan untuk pemurnian tambahan dan peningkatan kekuatan distilat. Ini mewakili kesamaan.
Prinsip operasi
Berkat kondensor refluks, ketika fraksi primer dipilih, semua alkohol tetap berada di kubus distilasi, dan senyawa berbahaya keluar dengan sedikit atau tanpa kandungan alkohol.
Dahak menguap, naik dan memadat, lalu mengalir kembali ke dalam kubus distilasi. Proses ini diulangi lagi dan lagi.
Moonshine masih dengan kondensor refluks
Perangkat diposisikan secara vertikal dan dipasang dengan cara yang berbeda-beda, bergantung pada desain. Persediaan air dingin diperlukan, karena... untuk proses refluks diperlukan pendinginan terus menerus. Penambahan semacam itu kurang efektif dibandingkan dengan kondensor refluks, meskipun pada dasarnya fungsinya serupa.
Omong-omong! Dalam satu kali penyulingan, alat ini melakukan kerja lebih banyak dibandingkan dengan alat pengukus dalam beberapa kali penyulingan.
Apa itu?
Pada dasarnya, perangkat ini dilakukan kaca dan baja tahan karat.
Kulkas Dimroth yang hadir dalam desain reflux condenser dibuat menggunakan tabung tembaga. Alat penyulingan nabati sederhana biasanya dilengkapi dengan alat yang terbuat dari kaca.
Bagaimana cara melakukannya di rumah?
Membuat alat seperti itu tanpa peralatan khusus akan cukup bermasalah. Namun jika Anda membeli beberapa komponen, maka menambahkan modifikasi ini pada nabati Anda tetap tidak akan sulit.
Tabung kaca
Atau kondensor refluks pohon Natal. Ini adalah tabung kaca panjang (40cm) dengan banyak fairing di dalamnya. Itu terhubung erat ke labu kaca tempat ia dipasang. Ada adaptor di bagian atas yang mengalirkan uap alkohol lebih jauh ke lemari es.
Termos
Alat tersebut dapat dibuat dari termos biasa dengan cara dibongkar. Pertama, lepaskan bagian bawah termos dengan hati-hati agar bagian dalam termos tidak rusak. Untuk melakukan ini, Anda perlu menyolder braket logam ke bagian bawah yang telah dibersihkan sebelumnya.
Kawat atau kabel baja disekrup ke sana, dan ujung yang tersisa diamankan. Setelah itu, termos harus ditarik ke arah Anda dengan paksa. Memanaskan lebih dulu obor akan membuat proses ini lebih mudah.
Permukaan di mana sambungan labu luar dengan partisi akan lewat, perlu diasah seperti ini sehingga muncul celah di sekeliling kelilingnya.
Ini dapat dilakukan dengan bor yang dilengkapi alat tambahan atau dengan mesin ampelas (jika tersedia). Ini akan memudahkan Anda memisahkan septum dari labu luar.
Untuk melepas bagian dalam, potong rusuk di bagian atas termos. Sebuah lubang dibor di dalamnya, selang dimasukkan untuk berinteraksi dengan udara. Titik persimpangan ditandai.
Untuk mensuplai air dingin dan mengalirkan air panas, Anda perlu memotong dan menyolder 2 pipa ke dinding. Ujung-ujungnya harus menonjol ke dalam labu, dengan jarak yang lebih kecil dari jarak antar labu.
Untuk mengumpulkan labu, celah yang sudah dibuat sebelumnya disolder. Di bagian bawah dan pada sekat dibuat lubang untuk selang.
Toples kaca
Model kondensor refluks yang disederhanakan dapat dibuat dengan menggunakan kaleng biasa. Dua lubang dibor di tutupnya. Masing-masing disekrup rapat Persatuan. Sebuah tabung logam dimasukkan ke dalam salah satu alat kelengkapan sehingga beberapa milimeter tetap berada di dasar kaleng.
Air dituangkan ke dalam wadah. Selama penyulingan, uap alkohol akan menembus toples dan melewati air, sehingga menghilangkan kotoran berbahaya. Desain ini lebih tepatnya disebut pembuat gelembung, karena proses refluks tidak terjadi di dalamnya. Tetapi beberapa pembuat minuman keras menganggap perangkat ini sebagai kondensor refluks.
Mana yang lebih baik?
Tidak mungkin memberikan jawaban pasti atas pertanyaan ini. Itu semua tergantung pada karakteristik dan kekuatan yang dibutuhkan. Kondensor refluks adalah perangkat kompleks yang terdiri dari beberapa bagian. Kumpulkan di rumah cukup sulit.
Akan lebih baik dan lebih murah untuk membeli model siap pakai yang sesuai dengan model minuman nabati tertentu (baca :). Penyuling paling berpengalaman memberikan preferensi untuk desain Dimroth, Karena paling nyaman digunakan dan mudah dipasang.
Video yang bermanfaat
Cara kerja kondensor refluks pohon natal, cara pakai, lihat :
Perbandingan alat penguap uap dan kondensor refluks - mana yang lebih baik:
Produksi kulkas kondensor refluks yang akurat dan mendetail berdasarkan katup 1,5″, pilihan desain perangkat, video dalam 9 bagian, tonton:
Kondensor refluks memiliki efek positif terhadap kualitas produk jadi. Dia mampu secara signifikan meningkatkan bau dan rasa nabati. Tetapi memperoleh alkohol murni saja tidak cukup. Untuk melakukan ini, Anda memerlukan yang lengkap.
Namun, meskipun nama-nama ini digunakan secara luas, jika Anda menganalisis banyak informasi di Internet, terdapat kebingungan yang meluas mengenai tujuan perangkat ini. Terutama banyak perbedaan dalam fungsi dan esensi pengoperasian refluks kondensor dan ketel uap. Mari kita cari tahu dan mulai dengan dasar-dasarnya.
Rektifikasi dan distilasi
Distilasi- Ini adalah penguapan yang diikuti dengan kondensasi uap. Inilah yang terjadi jika menggunakan jenis minuman nabati yang paling sederhana.
Pembetulan- pemisahan campuran menjadi pecahan-pecahan akibat pergerakan uap berlawanan arah dan uap yang sama mengembun menjadi cairan (refluks).
Dengan demikian, terlihat bahwa pada saat distilasi, uap yang terbentuk pada saat perebusan cairan mengalir langsung ke kondensor. Hasilnya adalah campuran homogen yang mengandung alkohol, air, dan minyak fusel. Kandungan alkohol meningkat karena ia menguap pada suhu yang lebih rendah dan lebih cepat dibandingkan air dan fraksi lainnya.
Selama rektifikasi, sebagian uap yang terkondensasi mengalir kembali menuju tangki distilasi, dipanaskan oleh uap yang baru terbentuk dan diuapkan kembali berkali-kali. Akibat proses penguapan ulang, cairan hasil sulingan terbagi menjadi beberapa bagian komponennya. Dalam hal nabati: minyak fusel, air dan alkohol yang kita butuhkan. Derajat pemisahan tergantung pada desain kolom distilasi.
Melihat ke depan sedikit, katakanlah kondensor refluks untuk minuman keras nabati adalah salah satu elemen yang termasuk di dalamnya.
Kapal uap kering dan kapal uap basah
Sebenarnya, ini adalah dua nama untuk unsur yang sama. Mereka juga dikenal sebagai anaknya. Baik pengukus uap maupun pengukus basah secara struktural merupakan wadah tertutup berdinding tipis bervolume kecil dengan dua saluran uap di bagian atasnya: saluran masuk dan saluran keluar.
Sebuah keran dipasang di bagian bawah papan loncat untuk membuang limbah kondensat. Namun, seringkali kendi tersebut terbuat dari toples kaca, sehingga tentu saja tidak ada pembicaraan tentang keran. Akumulasi cairan dialirkan melalui leher dan hanya setelah distilasi selesai.
Kapal uap sederhana dari kaleng
Ada satu perbedaan struktural antara tangki uap basah dan kering: pada tangki uap basah, saluran keluar pipa saluran masuk diturunkan ke bagian paling bawah, sehingga uap “bergeguk” melalui cairan yang dituangkan ke dalam wadah. Oleh karena itu, pengukus basah sering disebut bubbler.
Bagaimana itu bekerja
- Uap memasuki wadah dan, karena perbedaan suhu, mulai mengembun di dinding dan mengalir ke dasar.
- Saat badan ketel uap memanas dengan uap baru, intensitas kondensasi berkurang, dan sebagian uap mulai keluar.
- Pada saat yang sama, kondensat mulai memanas dan menguap dan juga masuk ke ekstraksi.
- Pada titik tertentu, akibat penguapan kembali, yang tersisa hanya dahak “kotor” di bagian bawah, sebaiknya dibuang melalui keran dan memulai siklus dari awal.
- Jika tidak ada keran, maka hanya ada satu pilihan - pemilihan sebelum pembilasan, yaitu. Di pintu keluar kita mendapatkan produk “kotor”.
Pilihan “reset” dan “seleksi menuju kemenangan” tidak bagus - output yang akan kita dapatkan tetap bukan produk dengan kualitas terbaik. Faktanya, kapal uap hanya melakukan dua fungsi yang berguna:
- mencegah terpilihnya pasangan tumbuk;
- karena penguapan ulang, ini sedikit meningkatkan kekuatan produk.
Apakah mungkin untuk meningkatkan efisiensi gigitan? Itu mungkin, tetapi perlu untuk mengubah strukturnya: badan harus ditempatkan di atas kubus distilasi, dan kondensat harus dibuang langsung ke dalam kubus. Hanya saja ini bukan lagi tangki uap kering, tetapi kondensor refluks yang tidak terkontrol.
Bagaimana cara kerja kondensor refluks?
Alat kondensor refluks dalam bentuknya yang paling sederhana adalah dua tabung las dengan diameter berbeda yang dipasang secara vertikal pada kubus distilasi. Pendingin (air) bersirkulasi dalam jaket di antara keduanya, dan tabung berdiameter lebih kecil berfungsi sebagai saluran pipa untuk pelepasan uap yang mengandung alkohol.
Untuk menjelaskan prinsip pengoperasian alat ini, mari kita asumsikan secara kondisional bahwa cairan sulingan memiliki 2 komponen yang memiliki titik didih berbeda. Pembagian menjadi pecahan dilakukan sebagai berikut:
- Pada tahap awal, pendinginan dimulai dengan daya penuh dan hingga kubus distilasi memanas, peralatan bekerja “dengan sendirinya”. Artinya, cairan yang menguap dari wadah mengembun, membentuk lapisan tipis di dinding dan mengalir menuju uap yang naik kembali ke dalam kubus. Dalam perjalanannya, ia dipanaskan oleh uap yang baru terbentuk dan sebagian menguap - ini adalah “penguapan ulang”
- Setelah suhu dalam wadah mencapai suhu yang cukup untuk mendidihkan kedua fraksi, dua area terbentuk di dalam struktur:
- Bagian atas, tempat uap fraksi dengan titik didih rendah mengembun.
- Yang lebih rendah adalah daerah kondensasi komponen kedua.
- Masih belum ada yang masuk ke kulkas utama, artinya belum ada pilihan.
- Suhu penguapan dan kondensasi masing-masing fraksi diketahui. Sekarang Anda dapat mengubah mode pendinginan sehingga titik penguapan fraksi pertama berada di tepi atas kondensor refluks.
- Pemilihan komponen pertama campuran dimulai.
- Setelah fraksi suhu rendah dipilih, mode diubah lagi dan bagian kedua dari campuran dipilih.
Metode ini memungkinkan Anda untuk memisahkan cairan menjadi sejumlah komponen yang memiliki titik didih berbeda. Prosesnya inersia, dan lebih baik mengubah mode pendinginan dengan sangat hati-hati, perlahan dan bertahap.
Kondensor refluks Dimroth
Kemampuan pemisahan kondensor refluks bergantung pada ukuran area kontak antara kondensor refluks dan uap serta keakuratan penyesuaian. Prinsip pengoperasiannya sama untuk semua jenis perangkat ini, hanya berbeda dalam desainnya.
Kulkas yang telah dijelaskan pada bagian sebelumnya adalah lemari es tipe film aliran langsung. Desainnya sederhana untuk dibuat dan cukup efektif. Namun ia memiliki kelemahan - area interaksi yang kecil, yang umumnya cenderung nol ketika struktur menyimpang dari vertikal. Yang kedua adalah sulitnya mengatur suhu uap. Desain Dimroth sebagian tidak memiliki kekurangan ini.
Kondensor refluks Dimroth adalah labu kaca atau logam dengan tabung spiral di tengahnya. Air bersirkulasi melaluinya dan dahak mengembun di atasnya.
Prinsip pengoperasiannya sama, tetapi jelas bahwa desain seperti itu, bahkan secara kasat mata, memiliki area kontak yang lebih besar antara uap dan cairan daripada peralatan film. Selain itu, interaksi dahak dan uap terjadi di bagian tengah labu yang suhunya maksimal. Alhasil, produk yang dihasilkan akan lebih bersih dan kuat.
Mengapa kondensor refluks Dimroth atau kondensor refluks film untuk nabati masih paling sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari? Ini karena sifat bahan bakunya - tumbuk. Jika, saat menyuling, Anda menggunakan kolom pengepakan yang paling efisien dengan area pengisi yang luas, maka setelah setengah jam pengoperasian, pengisi akan sangat terkontaminasi sehingga tidak ada kemungkinan perbaikan.
Jenis penukar panas yang paling umum digunakan dalam industri adalah shell-and-tube. Pilihan desain tergantung pada tugas yang dihadapi pengguna. Generator shell-and-tube tidak harus multi-tube - kondensor refluks tipe jaket biasa, kulkas tipe aliran langsung (a) atau aliran balik (b) “pipa-dalam-pipa” juga merupakan shell-and-tube sistem -dan-tabung.
Penukar panas jalur tunggal dengan pergerakan cairan pendingin aliran silang (c) juga digunakan. Namun yang paling efektif dan sering digunakan untuk penukar panas multi pipa adalah rangkaian aliran silang multi pass (d).
Dengan skema ini, satu aliran cairan atau uap bergerak melalui pipa, dan cairan pendingin kedua bergerak ke arahnya secara zigzag, berulang kali melintasi pipa. Ini adalah gabungan opsi aliran balik dan aliran silang, yang memungkinkan Anda membuat penukar panas sekompak dan seefisien mungkin.
Prinsip pengoperasian penukar panas shell-and-tube dan ruang lingkup penerapannya
Dalam pembuatan bir nabati, lemari es aliran silang multi-pass biasanya disebut lemari es shell-and-tube (CHT), dan versi pipa tunggalnya disebut lemari es aliran balik atau aliran langsung. Oleh karena itu, ketika menggunakan struktur ini sebagai kondensor refluks - kondensor refluks shell-and-tube dan jaket.
Dalam penyulingan nabati rumahan, kolom tumbuk dan distilasi, uap disuplai ke penukar panas ini melalui pipa internal, dan air pendingin disuplai ke selubung. Setiap insinyur pemanas industri akan marah dengan hal ini, karena di dalam pipalah kecepatan cairan pendingin yang tinggi dapat tercipta, yang secara signifikan meningkatkan perpindahan panas dan efisiensi instalasi. Namun penyuling mempunyai tujuan tersendiri dan tidak selalu membutuhkan efisiensi yang tinggi.
Misalnya, dalam kondensor refluks untuk kolom uap, sebaliknya, perlu untuk melunakkan gradien suhu, menyebarkan zona kondensasi sejauh mungkin, dan, setelah mengembunkan bagian uap yang diperlukan, mencegah pendinginan berlebih pada refluks. . Dan bahkan secara tepat mengatur proses ini. Kriteria yang sangat berbeda muncul ke permukaan.
Di antara lemari es yang digunakan dalam pembuatan minuman keras, yang paling banyak digunakan adalah koil, aliran langsung, dan shell-and-tube. Masing-masing dari mereka memiliki cakupan penggunaannya sendiri.
Untuk perangkat dengan produktivitas rendah (hingga 1,5-2 l/jam), paling rasional menggunakan kumparan aliran kecil. Dengan tidak adanya air yang mengalir, kumparan juga memberikan keunggulan pada pilihan lain. Pilihan klasiknya adalah menggulung dalam seember air. Jika terdapat sistem pasokan air dan produktivitas perangkat mencapai 6-8 l/jam, maka unit aliran lurus dirancang berdasarkan prinsip “pipa-dalam-pipa”, tetapi dengan celah melingkar yang sangat kecil (sekitar 1 -1,5 mm), memiliki keunggulan. Sebuah kawat dililitkan secara spiral ke pipa uap dengan kelipatan 2-3 cm, yang memusatkan pipa uap dan memperpanjang jalur air pendingin. Dengan daya pemanasan hingga 4-5 kW, ini adalah pilihan paling ekonomis. Mesin shell-and-tube tentu saja dapat menggantikan mesin aliran langsung, namun biaya produksi dan konsumsi air akan lebih tinggi.
Shell dan tabung menonjol dalam sistem pendingin otonom, karena tidak terlalu menuntut dalam hal tekanan air. Biasanya, pompa akuarium biasa sudah cukup untuk pengoperasian yang sukses. Selain itu, dengan daya pemanasan 5-6 kW ke atas, lemari es shell-and-tube praktis tidak menjadi alternatif, karena panjang lemari es sekali pakai untuk pemanfaatan daya tinggi tidak rasional.
Dephlegmator cangkang dan tabung Untuk kondensor refluks kolom tumbuk, situasinya agak berbeda. Dengan diameter kolom yang kecil, hingga 28-30 mm, pembuat kaos biasa (pada prinsipnya, mesin shell-and-tube yang sama) adalah yang paling rasional.
Untuk diameter 40-60 mm, pemimpinnya adalah Ini adalah pendingin presisi tinggi dengan kemampuan kontrol daya yang jelas dan ketidakmampuan mutlak untuk mengudara. Dimrot memungkinkan Anda mengonfigurasi mode dengan pendinginan super refluks terendah. Saat bekerja dengan kolom yang dikemas, berkat desainnya, memungkinkan untuk memusatkan kembalinya refluks, mengairi kemasan dengan cara terbaik.
Shell dan tube menonjol dalam sistem pendingin otonom. Irigasi nosel dengan refluks tidak terjadi di tengah kolom, tetapi di sepanjang bidang. Ini kurang efektif dibandingkan Dimrot, tapi cukup bisa diterima. Dalam mode ini, konsumsi air pada mesin shell-and-tube akan jauh lebih tinggi dibandingkan dengan Dimroth.
Jika Anda membutuhkan kondensor untuk kolom dengan ekstraksi cair, maka Dimroth tidak ada bandingannya karena akurasi penyesuaian dan subcooling refluks yang rendah. Shell-and-tube juga digunakan untuk tujuan ini, namun pendinginan berlebih pada refluks sulit dihindari dan konsumsi air akan lebih tinggi.
Alasan utama popularitas shell-and-tube di kalangan produsen peralatan rumah tangga adalah karena penggunaannya lebih universal, dan bagian-bagiannya mudah disatukan. Selain itu, penggunaan kondensor refluks shell-and-tube pada perangkat tipe "konstruktor" atau "pembalikan" berada di luar persaingan.
Perhitungan parameter kondensor refluks shell-and-tube
Perhitungan luas pertukaran panas yang dibutuhkan dapat dilakukan dengan menggunakan metode yang disederhanakan.
1. Tentukan koefisien perpindahan panas.
| Nama | Ketebalan lapisan h, m | Konduktivitas termal λ, W/(m*K) | Resistensi termal R, (m 2 K)/W |
| Zona kontak logam-air (R1) | 0,00001 | ||
| 0,001 | 17 | 0,00006 | |
| Refluks (ketebalan film rata-rata di zona kondensasi untuk kondensor refluks adalah 0,5 mm, untuk lemari es - 0,8 mm) , ( R3) | 0,0005 | 1 | 0,0005 |
| 0,0001 | |||
| 0,00067 | |||
| 1493 |
Rumus perhitungan:
R = jam / λ, (m2 K)/W;
Rs = R1 + R2 + R3 + R4, (m2 K)/W;
K = 1 / Rs, W / (m2 K).
2. Tentukan perbedaan suhu rata-rata antara steam dan air pendingin.
Suhu uap alkohol jenuh Тп = 78.15 °C.
Daya maksimum dari kondensor refluks diperlukan dalam mode operasi kolom self-propelled, yang disertai dengan pasokan air maksimum dan suhu keluar minimum. Oleh karena itu, kita asumsikan bahwa suhu air pada saluran masuk ke cangkang dan tabung (15 - 20) adalah T1 = 20 °C, pada saluran keluar (25 - 40) - T2 = 30 °C.
Твх = Тп - Т1;
Semua = Tp - T2;
Kami menghitung suhu rata-rata (Tav) menggunakan rumus:
Tsr = (Timah - Tout) / Ln (Timah / Tout).
Artinya, dalam kasus kami, dibulatkan:
Suhu = 48°C.
Tav = (58 - 48) / Ln (58/48) = 10 / Ln (1,21) = 53 °C.
3. Hitung luas pertukaran panas. Berdasarkan koefisien perpindahan panas (K) dan suhu rata-rata (Tav) yang diketahui, kami menentukan luas permukaan pertukaran panas yang diperlukan (St) untuk daya termal yang diperlukan (N), W.
St = N / (Tav * K), m 2 ;
Misalnya, jika kita perlu memanfaatkan 1800 W, maka St = 1800 / (53 * 1493) = 0,0227 m 2, atau 227 cm 2.
4. Perhitungan geometris. Mari kita tentukan diameter minimum tabung. Pada kondensor refluks, dahak menuju ke arah uap, sehingga perlu memenuhi kondisi aliran bebas ke dalam nosel tanpa pendinginan berlebih yang berlebihan. Jika Anda membuat tabung dengan diameter terlalu kecil, Anda dapat memicu tersedak atau pelepasan refluks ke area di atas kondensor refluks dan lebih jauh ke dalam seleksi, maka Anda bisa melupakan pemurnian yang baik dari kotoran.
Kami menghitung total penampang minimum tabung pada daya tertentu menggunakan rumus:
Bagian = N * 750 / V, mm 2, dimana
N – daya (kW);
750 – penguapan (cm 3 / s kW);
V – kecepatan uap (m/s);
Bagian – luas penampang minimum tabung (mm 2)
Saat menghitung penyuling tipe kolom, daya pemanas dipilih berdasarkan kecepatan uap maksimum dalam kolom 1-2 m/s. Dipercaya bahwa jika kecepatan melebihi 3 m/s, maka uap akan mendorong refluks ke atas kolom dan membuangnya ke dalam seleksi.
Jika Anda perlu membuang 1,8 kW ke dalam kondensor refluks:
Bagian = 1,8 * 750 / 3 = 450 mm 2.
Jika kondensor refluks dibuat dengan 3 tabung, berarti luas penampang satu tabung tidak kurang dari 450/3 = 150 mm 2, diameter dalam 13,8 mm. Ukuran pipa standar terdekat yang lebih besar adalah 16 x 1 mm (diameter dalam 14 mm).
Dengan diketahui diameter pipa d (cm), kita cari panjang total minimum yang dibutuhkan:
L= St / (3,14 * hari);
P= 227/ (3,14*1,6) = 45 cm.
Jika kita membuat 3 tabung, maka panjang refluks kondensor harus sekitar 15 cm.
Panjangnya disesuaikan dengan mempertimbangkan bahwa jarak antar partisi harus kira-kira sama dengan jari-jari bagian dalam benda. Jika jumlah sekatnya genap, maka pipa-pipa yang mengalirkan dan mengalirkan air akan berada pada sisi yang berlawanan, dan jika ganjil, pada sisi yang sama dari reflux condenser.
Menambah atau mengurangi panjang pipa dalam radius kolom rumah tangga tidak akan menimbulkan masalah dengan pengendalian atau kekuatan kondensor refluks, karena hal ini berhubungan dengan kesalahan dalam perhitungan dan dapat dikompensasikan dengan solusi desain lebih lanjut. Anda dapat mempertimbangkan opsi dengan 3, 5, 7 tabung atau lebih, lalu memilih yang optimal dari sudut pandang Anda.
Fitur desain penukar panas shell-and-tube
Partisi
Jarak antar partisi kira-kira sama dengan jari-jari benda. Semakin kecil jarak ini, semakin besar kecepatan aliran dan semakin kecil kemungkinan terjadinya zona stagnasi.
Partisi mengarahkan aliran melintasi tabung, yang secara signifikan meningkatkan efisiensi dan kekuatan penukar panas. Partisi juga mencegah tabung tertekuk di bawah pengaruh beban termal dan meningkatkan kekakuan kondensor refluks shell-and-tube.
Segmen dipotong di partisi agar air bisa lewat. Segmennya harus tidak kurang dari luas penampang pipa pasokan air. Biasanya nilai ini sekitar 25-30% dari luas septum. Bagaimanapun, segmen-segmen tersebut harus memastikan kesetaraan kecepatan air di sepanjang seluruh lintasan pergerakan, baik di dalam bundel tabung maupun di celah antara bundel dan badan.
Untuk kondensor refluks, meskipun panjangnya kecil (150-200 mm), masuk akal untuk membuat beberapa partisi. Jika jumlahnya genap, maka fitting akan berada di sisi yang berlawanan, jika ganjil - di sisi yang sama dari kondensor refluks.
Saat memasang partisi melintang, penting untuk memastikan bahwa jarak antara badan dan partisi sekecil mungkin.
Tabung
Ketebalan dinding tabung tidak terlalu penting. Perbedaan koefisien perpindahan panas untuk ketebalan dinding 0,5 dan 1,5 mm dapat diabaikan. Faktanya, tabung tersebut transparan secara termal. Pilihan antara tembaga dan baja tahan karat, dalam hal konduktivitas termal, juga tidak masuk akal. Saat memilih, Anda perlu melanjutkan dari sifat operasional atau teknologi.
Saat menandai lembaran tabung, mereka dipandu oleh fakta bahwa jarak antara sumbu tabung harus sama. Mereka biasanya ditempatkan di titik sudut dan sisi segitiga beraturan atau segi enam. Menurut skema ini, dengan langkah yang sama dimungkinkan untuk menempatkan jumlah tabung maksimum. Tabung tengah paling sering menjadi masalah jika jarak antar tabung dalam bundel tidak sama.
Gambar tersebut menunjukkan contoh lokasi lubang yang benar.
Untuk kemudahan pengelasan, jarak antar tabung tidak boleh kurang dari 3 mm. Untuk menjamin kekuatan sambungan, material lembaran tabung harus lebih keras dari material pipa, dan jarak antara sekat dan pipa tidak boleh lebih dari 1,5% dari diameter pipa.
Saat mengelas, ujung pipa harus menonjol di atas jeruji dengan jarak yang sama dengan ketebalan dinding. Dalam contoh kami - sebesar 1 mm, ini memungkinkan Anda membuat jahitan berkualitas tinggi dengan melelehkan pipa.
Perhitungan parameter lemari es shell-and-tube
Perbedaan utama antara kulkas shell-and-tube dan kondensor refluks adalah bahwa refluks dalam kulkas mengalir searah dengan uap, sehingga lapisan refluks di zona kondensasi meningkat lebih lancar dari minimum ke maksimum, dan ketebalan rata-rata sedikit lebih besar.
Untuk perhitungan, kami menyarankan pengaturan ketebalan menjadi 0,8 mm. Dalam kondensor refluks, yang terjadi adalah sebaliknya - pada awalnya, lapisan refluks yang tebal, yang menyatu dari seluruh permukaan, bertemu dengan uap dan secara praktis mencegahnya mengembun sepenuhnya. Kemudian, setelah mengatasi penghalang ini, uap memasuki zona dengan lapisan film refluks minimal setebal 0,5 mm. Ini adalah ketebalan pada tingkat retensi dinamisnya, kondensasi terjadi terutama di zona ini.
Dengan mengambil ketebalan rata-rata lapisan refluks menjadi 0,8 mm, dengan menggunakan contoh spesifik, kami akan mempertimbangkan fitur penghitungan parameter lemari es shell-and-tube menggunakan metode yang disederhanakan.
| Nama | Ketebalan lapisan h, m | Konduktivitas termal λ, W/(m*K) | Resistensi termal R, (m 2 K)/W |
| Zona kontak logam-air, (R1) | 0,00001 | ||
| Tabung logam (baja tahan karat λ=17, tembaga – 400), (R2) | 0,001 | 17 | 0,00006 |
| Dahak, (R3) | 0,0008 | 1 | 0,001 |
| Zona kontak logam-uap, (R4) | 0,0001 | ||
| Resistansi termal total, (Rs) | 0,00117 | ||
| Koefisien perpindahan panas, (K) | 855,6 |
Persyaratan daya maksimum untuk lemari es ditentukan oleh distilasi pertama, yang perhitungannya dibuat. Daya pemanas yang berguna – 4,5 kW. Suhu air masuk – 20 °C, suhu keluar – 30 °C, uap – 92 °C.
Твх = 92 - 20 = 72 °C;
Suhu = 92 - 30 = 62 °C;
Tav = (72 - 62)/ Ln (72 / 62) = 67 °C.
Daerah perpindahan panas:
St = 4500 / (67 * 855,6) = 787 cm².
Total luas penampang pipa minimum:
Bagian S = 4,5*750/10= 338 mm²;
Kami memilih kulkas 7 pipa. Luas penampang satu pipa: 338/7 = 48 mm atau diameter dalam 8 mm. Dari kisaran pipa standar, 10x1 mm (dengan diameter internal 8 mm) cocok.
Perhatian! Saat menghitung panjang lemari es, diameter luarnya adalah 10 mm.
Tentukan panjang tabung lemari es:
L= 787 / 3,14 / 1 = 250 cm, jadi panjang satu tabung: 250/7 = 36 cm.
Kami memperjelas panjangnya: jika badan lemari es terbuat dari pipa dengan diameter dalam 50 mm, maka harus ada jarak 25 mm di antara partisi.
36 / 2,5 = 14,4.
Oleh karena itu, Anda dapat membuat 14 partisi dan mendapatkan pipa masukan-keluaran air ke arah yang berbeda, atau 15 partisi dan pipa akan terlihat ke satu arah, dan daya juga akan sedikit meningkat. Kami memilih 15 partisi dan menyesuaikan panjang tabung menjadi 37,5 mm.
Gambar kondensor dan lemari es refluks shell-and-tube
Produsen tidak terburu-buru untuk membagikan gambar penukar panas shell-and-tube mereka, dan pengrajin rumahan tidak terlalu membutuhkannya, namun masih ada beberapa diagram yang berada dalam domain publik.
Kata penutup
Kita tidak boleh lupa bahwa semua hal di atas merupakan perhitungan teoritis dengan menggunakan metode yang disederhanakan. Perhitungan teknik termal jauh lebih rumit, tetapi dalam rentang perubahan daya pemanas dan parameter rumah tangga nyata lainnya, metode ini memberikan hasil yang benar.
Dalam prakteknya, koefisien perpindahan panas mungkin berbeda. Misalnya, karena meningkatnya kekasaran permukaan bagian dalam pipa, lapisan refluks akan menjadi lebih tinggi dari yang dihitung, atau lemari es tidak akan ditempatkan secara vertikal, tetapi pada suatu sudut, yang akan mengubah karakteristiknya. Ada banyak pilihan.
Perhitungan ini memungkinkan Anda untuk secara akurat menentukan dimensi penukar panas, memeriksa bagaimana perubahan diameter pipa akan mempengaruhi karakteristik, dan menolak semua opsi yang tidak sesuai atau dijamin lebih buruk tanpa biaya tambahan.
Membuat minuman beralkohol berkualitas di rumah memerlukan pemahaman yang jelas tentang proses dan ketersediaan perangkat tambahan, tidak hanya kubus distilasi itu sendiri dan lemari es. Salah satu elemen tambahan dalam sistem penyulingan nabati dan komponennya adalah kondensor refluks. Ukurannya bisa berbeda-beda, dibuat dengan tangan atau dibeli jadi dari produsen. Itu semua tergantung pada jenis peralatan, apakah itu penyulingan nabati standar atau kolom distilasi, serta pada kinerja dan persyaratan yang diinginkan untuk produk akhir.
Sering disebut dengan steam tank atau sump tank, yang dimaksud dengan alat kondensor refluks, prinsip pengoperasiannya adalah sebagai berikut:
- Senyawa alkohol mendidih atau mulai menguap pada suhu yang lebih rendah dibandingkan kebanyakan minyak fusel dan elemen lain yang merusak kualitas alkohol;
- Fraksi yang lebih berat mengendap di ruang uap, khususnya cairan yang terkandung di dalamnya. Hal ini memungkinkan Anda untuk memblokir beberapa senyawa yang tidak diinginkan memasuki produk jadi;
- Uap yang terkondensasi sebagian melanjutkan pergerakannya pada suhu yang lebih rendah dan konsentrasi alkohol yang lebih tinggi. Jika kita mempertimbangkan kolom distilasi, dan bukan penyulingan nabati klasik, maka sebagian refluks atau campuran uap alkohol dan cairan kembali masuk ke unit distilasi. Hal ini memungkinkan Anda untuk secara signifikan meningkatkan kekuatan produk keluaran.
Kondensor refluks yang dipasang, bekerja berdasarkan prinsip sederhana dalam memilih senyawa kimia, dapat meningkatkan kualitas produk secara signifikan. Ini juga bisa disebut semacam lemari es tambahan, yang pada tahap perantara menurunkan suhu campuran kerja.
Jika sebelumnya tangki pengendapan merupakan elemen opsional dalam sistem distilasi, kini pembuat minuman keras yang berpengalaman harus memasang peralatan tersebut ke dalam sistem. Anda dapat melakukannya sendiri atau menghubungi spesialis jika Anda tidak ingin melakukan eksperimen. Dimungkinkan untuk membeli perangkat yang sudah jadi, khususnya, kondensor refluks atau lemari es Dimroth, yang dibedakan dari kepraktisan dan kinerja profesionalnya; juga secara visual lebih mirip dengan peralatan laboratorium, karena labu kaca dan koil.
Selain kondensor refluks Dimroth, ada model unit lain, tetapi ketika memilihnya, Anda harus fokus pada minuman nabati yang mana, indikator kinerja, dan skala keseluruhan. Jika peralatan dirakit secara mandiri, maka toples kaca yang disiapkan khusus dengan perlengkapannya dapat digunakan sebagai wadah, meskipun pilihan kapal uap yang sudah jadi akan lebih dapat diandalkan.
Keunggulan penyulingan nabati dengan kondensor refluks
Beberapa produsen alkohol pemula di rumah mengabaikan keberadaan wadah, meskipun perangkat ini dapat menjadi elemen yang sangat berguna dalam pengoperasian seluruh kompleks distilasi. Di antara fitur-fitur menguntungkan yang jelas dari keberadaan kondensor refluks dalam sistem adalah sebagai berikut:
- Berkurangnya konsentrasi minyak fusel, yang membentuk bau nabati yang spesifik dan tidak sedap. Jika Anda merancang sistem dengan benar atau menggunakan minuman keras yang masih dipasok oleh pabrikan, produk keluaran tidak memerlukan pemurnian mekanis tambahan. Jika kita mempertimbangkan kondensor refluks yang terpasang pada kolom distilasi, maka opsi untuk memproduksi minuman yang mengandung alkohol ini dianggap salah satu yang paling praktis. Solusi yang dihasilkan sangat murni; kekuatannya bisa mencapai 96%, yang juga bisa disesuaikan. Membersihkan menggunakan penangas uap beberapa kali lebih efektif dibandingkan menggunakan metode kimia;
- Penguatan. Karena dahak dapat kembali ke dalam tumbukan, konsentrasi alkohol dalam produk akhir juga meningkat, yang masih dihasilkan oleh nabati;
- Elemen penghalang. Kondensor refluks atau steam trap mencegah tumbukan masuk ke dalam larutan yang hampir jadi. Jika situasi seperti itu terjadi, Anda harus melakukan tindakan lagi untuk memisahkan uap alkohol, minyak fusel, dan senyawa lainnya;
- Penyelesaian sebagai agen penyedap. Terkadang kondensor refluks digunakan tidak hanya untuk tujuan utamanya, tetapi juga untuk memberikan aroma asli pada larutan alkohol. Untuk melakukan ini, tambahkan kulit lemon atau bagian dari bahan lain ke dalam wadah kukusan.
Semua faktor ini hanya menyederhanakan penyiapan minuman beralkohol dan menjadikannya lebih murni dibandingkan dengan senyawa yang menyertai penyulingan tumbuk.
Apa jenis kondensor refluks
Saat ini, peralatan apa pun untuk proses pembuatan alkohol di rumah tersedia dan Anda dapat membeli hampir semua suku cadang, termasuk pengukus. Dephlegmator sebagian besar terbuat dari kaca, termasuk perangkat Dimroth. Tabungnya sendiri dapat dibuat dari baja tahan karat dan, yang lebih jarang, titanium. Tabung kaca terutama digunakan untuk pembuatan bir nabati. Produk juga memiliki nama berbeda, yang mendasari prinsip pengoperasian dan fitur desain bagian-bagiannya. Misalnya peralatan Dimroth mempunyai prinsip kerja yang berlawanan, yaitu larutan yang terkondensasi dikembalikan ke wadah, dan tidak masuk ke wadah untuk produk akhir. Model kondensor refluks ini diyakini adalah salah satu yang paling praktis dan fungsional. Badannya sendiri terbuat dari kaca khusus tahan panas sehingga memudahkan untuk mengamati proses penyulingan itu sendiri, dan juga tidak mempengaruhi rasa minuman sama sekali. Karakteristik ini juga penting, karena jika bahan memiliki ketahanan yang rendah terhadap lingkungan agresif dan bereaksi terhadap perubahan suhu, hal ini dapat mempengaruhi rasa alkohol. Untuk bekerja diperlukan persediaan air mengalir, serta adanya labu khusus, misalnya labu Bunsen.
Apakah mungkin membuat kondensor refluks sendiri?
Membuat kapal uap dengan tangan Anda sendiri cukup mudah, tetapi jika Anda tidak punya waktu dan keinginan untuk mendesain, lebih baik memberi preferensi pada spesimen yang sudah jadi. Selain itu, beberapa model tidak dapat dibuat secara jelas dengan analogi dengan produk serupa, tetapi diproduksi di lingkungan industri.
Ada berbagai pilihan untuk merancang pembangkit uap, dan jika Anda memiliki keinginan, pengalaman, dan kemampuan teknis, Anda dapat menggunakan besi solder dan beberapa atribut lainnya untuk mulai merakit perangkat. Seberapa efisien alat dephlegmator akan beroperasi dan apakah situasi darurat akan dikecualikan hanya bergantung pada data yang dihitung, bahan yang digunakan, dan metodologi pengumpulan.
Alat pengukus yang paling sederhana adalah toples, yang dapat dengan sempurna mengatasi fungsi wadah atau pengukus dan, sampai batas tertentu, meningkatkan peralatan pembuatan minuman keras. Secara alami, perangkat semacam itu akan berbeda kepraktisannya dengan produk yang diproduksi secara profesional, namun tetap saja, perangkat ini juga dapat berguna dalam sistem distilasi do-it-yourself. Volume toples tergantung pada kekuatan penyulingan nabati, biasanya digunakan toples berukuran 750 ml atau lebih. Penting untuk menemukan toples dengan tutup sekrup, yang membuat penggunaan perangkat lebih mudah. Anda juga harus menyiapkan fitting, mur dan lem yang memiliki ketahanan panas tinggi.
Kegiatan langkah demi langkah tentang cara membuat kondensor refluks, terutama dengan tangan Anda sendiri, adalah sebagai berikut:
- Tempat penempatan alat kelengkapan ditentukan pada penutup logam. Garis besarnya digambar dengan mempertimbangkan diameternya;
- Setelah menyiapkan lubang, potongannya bisa dibuat dengan penusuk. Ini akan memakan waktu, karena metode ini melibatkan penusukan di sepanjang kontur sampai terbentuk lubang;
- Perawatan dengan lem tahan panas, yang dilakukan sebelum perakitan;
- Merakit alat kelengkapan, memperkuat dengan mur. Disarankan untuk menempatkan tabung masuk lebih rendah dari tabung keluar, kira-kira 1-1.5 cm;
- Melekat pada elemen penghubung penyulingan nabati, pengukus biasanya terletak di antara penyulingan dan lemari es utama.
Tangki pengendapan seperti itu tidak cocok untuk kolom distilasi dan lebih baik memperhatikan opsi kondensor refluks yang terbuat dari termos. Tidak semua orang dapat membuat alat seperti itu, karena memerlukan keterampilan dalam menggiling lapisan las, pengalaman dalam menyolder, mengebor, dan, tentu saja, keinginan besar untuk merakit seluruh unit ini dengan tangan Anda sendiri.
Secara konvensional, proses ini dapat direpresentasikan sebagai berikut:
- Membersihkan bagian bawah termos, mengelas braket, melewati kabel dan memasangnya ke dinding. Semua ini bertujuan untuk membongkar termos, yang setelah semua manipulasi ini harus ditarik dengan tajam;
- Menggiling lapisan las sampai terbentuk celah;
- Labu bagian dalam ditarik keluar dan tabung ventilasi dilas;
- Memperbaiki tabung ke bawah;
- Solder rakitan saluran masuk ke leher, di mana lubang disiapkan, dan tabung dipasang;
- Mempersiapkan lubang pada selongsong yang terbuat dari fluoroplastik dan memperkuat tabung;
Semua tahapan pembuatan reflux condenser menggunakan termos merupakan proses yang cukup memakan banyak tenaga dan hanya dapat dilakukan dengan keinginan yang kuat. Jauh lebih mudah untuk menghemat waktu, mengawetkan termos dan menyediakan penyuling nabati atau kolom distilasi dengan pengukus berkualitas tinggi. Cukup dengan memilih versi optimal kondensor refluks untuk perangkat yang sudah ada atau yang baru dibeli, diproduksi sesuai dengan spesifikasi teknologi dan kondisi yang diterapkan.
Mengenai biaya peralatan bantu, Anda dapat menemukan model dengan harga yang sangat wajar. Selain itu, peralatan modern dan kolom distilasi sudah disertakan, juga terdapat kondensor refluks, elemen penghubung dan bagian lain yang diperlukan.
Artikel tentang topik tersebut
