Расчёт бражной колонны по формулам из Стабникова

[Алкобрат 921]

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.

 

Изменено 16 апреля 2019 пользователем Алкобрат

[Glog 695]

 

 

при глубине барботажа 3 мм , скорость пара равна 0.53 м/сек.

Пожалуй это самое узкое место рассуждений. Из опыта использования стеклянной колонки с сетчатыми тарелками, с отверстиями Ф5 мм, высота барботажа значительно превосходит 3 мм. Почти на порядок. При расстоянии между тарелками 50 мм, высота барботажа составляет половину, около 25 мм. Откуда значение 3 мм? Прошу пояснить.

 

ТТХ стеклянной НБК. 

Длина стеклянной части от клампа до клампа - 1300 мм.
Диаметр тарелки=внутренняя часть стеклянной трубы - 50 мм. 
В тарелке 23 отверстия диаметром 5 мм. 18 отверстий вдоль внешнего края и 5 отверстий по внутреннему диаметру вдоль шпильки.
На шпильке установлено 24 тарелки.
Расстояние между тарелками 50 мм. Между предпоследней и верхней тарелками расстояние увеличено до 90 мм.

[Алкобрат 921]

[member=Glog],  в общем-то это только пример расчёта. в формулу можно подставить свои значения.

по опыту использования БК с провальными тарелками с отверстиями диам 10 мм, для переработки зерновых браг, через смотровое окно я так и не увидел барботажа и пены на тарелках, хотя и эксплуатировал на расчётном режиме. правда в моей колонне "живое" сечение больше чем нужно, когда конструировал колонну не знал как считать это живое сечение.

[attachment=52846:распределение зон на тарелке.jpg]

 

[Алкобрат 921]

и вот ещё очень  полезная информация. т.н. режим "подвижной пены" или режим эмульгирования. сразу стоит заметить , что этот режим подразумевает большое (больше 400 мм) межтарелочное расстояние, при чём  пена, возникшая на нижней тарелке не должна дотягиваться до верхней, т.е. зона брызг должна быть по любому. в этих условиях КПД тарелки может достигать 100 и более процентов.

Изменено 16 апреля 2019 пользователем Алкобрат

[Garik80 809]

в этих условиях КПД тарелки может достигать 100 и более процентов.

это вообще Нобелевская премия.

Надо сжечь все книги по физике, там везде КПД менее 1.

Изменено 17 апреля 2019 пользователем Garik80

[Алкобрат 921]

 

[Garik80 809]

 

Мне лучше про КПД 120%. вот тут интересно. Там три дядьки собрались, написали формулы, выкинув некоторые вещи и построили график с кпд 120%, что противоречит вообще всем законам физики и определению этих трех букв. И что оно вообще по твоему мнению обозначает? Залили 100 мл ас, на выходе 120 мл получили?

Изменено 21 апреля 2019 пользователем Алкобрат

[Алкобрат 921]

про кпд в 120 % -это вопрос собственно к автору. но я понимаю это так:

допустим, что вы копаете землю когтями и вырабатываете за 12 часов 0.2 м куб грунта. нормировщики посмотрели и определили, что вы работаете с кпд 100%. и когда вы ленитесь и копаете за смену всего 0.1 куба  грунта, то мастер в учётном листе пишет, что чувак работал с кпд 50%. и вам снижают пайку.

а ваш друг копает грунт не ногтями, а палкой-копалкой и за смену выковыривает 0.3 куба грунта, но мастер не знает, что ваш друг пользуется средствами малой механизации и пишет, что он выполнил норму на 150%.

так и с тарелками... имеем межтарелочное расстояние в 400 мм. при каких то условиях это межтарелочное расстояние, заполненное парожидкостной хернёй, работает как пол тарелки и в этом случае говорят-кпд 50%, при других условиях это межтарелочное расстояние работает как одна тарелка и в этом случае говорят,что кпд 100% , но есть и такие условия, когда это межтарелочное расстояние работает как 1.2 тарелки и в этом случае говорят, что кпд тарелки 120%.

речь тут совершенно не идёт о производстве какой то работы с точки зрения энергетики, так что никакого противоречия у понимающих эти вещи людей, возникать не должно. 

повторюсь-это не я автор тех графиков.

Изменено 21 апреля 2019 пользователем Алкобрат

[Glog 695]

 

 

кпд 120%, что противоречит вообще всем законам физики и определению этих трех букв.

Не противоречит.

В данном случае за единицу КПД принят стандарт физической барботажной тарелки, работающей в нормальных, типичных условиях, при каком то значении пара.

Это значение может быть больше 1 при других, особых значениях, условиях работы колонны.

 

 

 

этот режим подразумевает большое (больше 400 мм) межтарелочное расстояние

Этот режим, и это расстояние рассмотрены и описаны применительно к пенным колоннам.

Барботаж задается не встречным паром, который конденсируется по мере движения вверх, а нейтральным, в отношении процесса, нагретым газом, который  и создает столь высокое значение высоты пены. Нет куба с кипящей навалкой, питание осуществляется на верхних тарелках, нагретый газ подается снизу - вверх, навстречу стекающей флегме. 

 

Применять это значение для колонн, у которых питание происходит снизу, паром, принципиально не верно. 

[Алкобрат 921]

да вот как раз и возникают вопросы у понимающих. Нельзя взять и назвать КПД морковку. Есть определение этому. Отношение полученного к приложенному.

 

конечно есть.

 

 

открой учебник. КПД не может быть даже 1. Это уже не КПД. Они просто назвали, не подумав. 

это из вики...

а вы бы какой величиной заменили это отношение?

 

 

Этот режим, и это расстояние рассмотрены и описаны применительно к пенным колоннам. Барботаж задается не встречным паром, который конденсируется по мере движения вверх, а нейтральным, в отношении процесса, нагретым газом, который  и создает столь высокое значение высоты пены. Нет куба с кипящей навалкой, питание осуществляется на верхних тарелках, нагретый газ подается снизу - вверх, навстречу стекающей флегме.    Применять это значение для колонн, у которых питание происходит снизу, паром, принципиально не верно. 

Олег, так мы ведь и говорим о бражных колоннах, где водяной пар подаётся снизу, а сверху подаётся брага. или я чего то не понял из того что ты хотел сказать... Изменено 20 апреля 2019 пользователем Алкобрат

[Алкобрат 921]

раз по существу вопросов нет, то тему неохотно почищу и закрою. читать было очень интересно , но тут не об этом. 

если что то будет,то добавлю.

Изменено 21 апреля 2019 пользователем Алкобрат