Краєм ока побачив на одному з форумів чергове обговорення теми «як подавати воду в холодильник, назустріч пару чи принагідно», в якому посилалися на мою статтю про будівництво БК. Я раніше цієї теми не торкався, тож вирішив свою думку викласти окремо у цій статті.
У запропонованій мною конструкції БК вода подається в апарат знизу і виходить, що в дефлегматор вона потрапляє попутно (прямострум) пару, а в холодильник назустріч (протиток). Чи правильно це? Класична теорія теплообмінників свідчить, що протиточні теплообмінники ефективніші за прямоточні. Це можна проілюструвати картинкою.
На малюнку а зображено прямоточний теплообмінник, малюнку б — протиточний. Як видно з температурних графіків, при протитоці температура гарячого теплоносія А на виході нижче (точка Y), а холодного Б вище (точка Z), ніж при прямотоці. Цей факт пояснюється тим, що у прямоточному теплобміннику температури теплоносіїв вирівнюються до якогось середнього значення, а в протиточному – температура гарячого теплоносія наближається до температури холодного і навпаки. Дельта температур (тепловий потік) у разі протиточного теплообмінника виходить більше. Відповідно, ефективність протитечії вище, його можна робити більш компактним (або він буде більш ефективним при тих же розмірах). Все начебто ясно.
Але, як завжди, з загального правилає винятки. У даному випадкуцей виняток говорить, що якщо температура одного з теплоносіїв змінюється не безперервно, а лише до певного значення (що буває при конденсації або випаровуванні), то тепловий потік при різних варіантахпідключення стає однаковим. Що стосується дефлегматором так і відбувається. Нашим завданням є підтримувати певну температуру пари (для парового відбору – температуру кипіння спирту, для рідинного – температуру його конденсації, власне це практично та сама температура). У випадку з прямим холодильником (я в інших статтях за звичкою неправильно називаю його прямоточним, хоча він може бути і протиточним) завдання дещо інше - сконденсувати продукт і потім охолодити його до температури охолодження води, тобто. класично "теплообмінна". Виходить, що дефлегматор БК все одно, як підключати, а холодильник потрібно підключати назустріч.
Тут є ще один момент. У воді завжди є розчинений газ, який при підвищенні температури прагне звільнитися і в системі утворюється «заповітря» аж до пробок. Тому в сорочковий дефлегматор доцільніше подавати воду знизу, за винятком завоздушення — потік води виносить бульбашки повітря. При малих протоках через дефлегматор можна спостерігати утворення міхура повітря в самому верху силіконової трубкиу розпал процесу - це саме воно.
Таким чином , Підключення водоподачі в БК доцільно робити знизу - попутно в дефлегматор (прямострум) і назустріч в холодильник (протиплив).
Однак, незважаючи на повсюдне вживання цих назв, якщо проаналізувати численну інформацію в Інтернеті, то щодо призначення цих пристроїв спостерігається повсюдна плутанина. Особливо багато розбіжностей спостерігається за функціями та суттю роботи дефлегматора та сухопарника. Давайте розберемося і почнемо з азів.
Ректифікація та дистиляція
Дистиляція- це випаровування з наступною конденсацією парів. Саме це відбувається при використанні самогонного апаратунайпростішого типу.
Ректифікація- поділ суміші на фракції за рахунок протиточного руху пари і цієї ж пари, що сконденсувався в рідину (флегму).
Таким чином, видно, що при дистиляції пара, що утворилася при кипінні рідини, прямотоком надходить на конденсатор. У результаті ми отримуємо однорідну суміш, що містить і спирт, і воду, і сивушні олії. Вміст спирту підвищується за рахунок того, що він випаровується при більш низьких температурахі швидше, ніж вода та інші фракції.
При ректифікації частина сконденсованої пари стікає назад у бік перегінної ємності, нагрівається від пари, що знову утворилася, і знову багаторазово випаровується. В результаті процесу перевипаровування рідина, що переганяється, поділяється на складові частини. У випадку із самогоном: сивушні олії, вода і потрібний нам спирт. Ступінь поділу залежить від виконання колони ректифікації.
Забігаючи трохи вперед, скажімо, що дефлегматор для самогонного апарату - один із елементів, що входить у пристрій колони ректифікації.
Сухопарники та мокропарники
Власне, це дві назви одного й того самого елемента. Ще вони відомі як прикубники. І сухопарник і мокропарник конструктивно є тонкостінною закритою ємністю невеликого об'єму з двома паропроводами у верхній частині: вступним і вивідним.
У нижню частину прикубника врізано кран для скидання відпрацьованого конденсату. Однак часто прикубники роблять зі скляних банок, тоді, природно, не йдеться про крані. Злив накопиченої рідини проводиться через горловину і тільки після перегонки.
Простий сухопарник із банки
Конструктивна відмінність між мокро- і сухопарником одна: у мокропарнику вихід вступного патрубка опущений до самого дна, так щоб пара з перегінного куба «пробулькивала» крізь налиту в ємність рідину. Звідси часто мокропарник називають барботером.
Як це працює
- Пара потрапляє в ємність і за рахунок різниці температур починає конденсуватись на стінках і стікати на дно.
- У міру нагрівання корпусу сухопарника новою парою інтенсивність конденсації зменшується, частина пари починає йти у відбір.
- Одночасно з цим конденсат починає нагріватися і перевипаровуватись і теж йти у відбір.
- У певний момент за рахунок перевипаровування на дні знаходиться вже лише «брудна» флегма, яку краще скинути через кран і розпочати цикл із початку.
- Якщо кран відсутня, варіант один - відбір до промивання, тобто. на виході ми отримуємо "брудний" продукт.
Обидва варіанти і «скидання», і «відбір до переможного» до добрих не належать - на виході ми все одно отримаємо не якісний продукт. По суті, сухопарник виконує лише дві корисні функції:
- не дає парам браги потрапити у відбір;
- за рахунок перевипаровування трохи збільшує міцність продукту.
Чи можна підвищити ефективність прикубника? Можна, але необхідно змінювати його пристрій: корпус повинен розташовуватися над кубом перегінним, а скидання конденсату здійснюватися безпосередньо в куб. Тільки це буде вже не сухопарник, а цілком пристойний некерований дефлегматор.
Як влаштований дефлегматор
Пристрій дефлегматора у найпростішому вигляді – це дві зварені трубки. різного діаметра, встановлені вертикально на куб. У сорочці між ними циркулює охолодна рідина (вода), а трубка меншого діаметру служить магістраллю для виходу спиртовмісної пари.
Для пояснення принципу роботи цього пристрою умовно приймемо, що рідина, що переганяється, має 2 компоненти, що мають різні температури кипіння. Поділ на фракції здійснюється так:
- На початковому етапі охолодження запускається на повну потужність і до розігріву перегінного куба апарат працює сам на себе. Тобто, рідина, що випаровується з ємності, конденсується, утворює тонку плівку на стінках і стікає назустріч пару, що піднімається, назад у куб. На своєму шляху вона розігрівається парою, що знову утворилася, і частково випаровується - це і є «перевипаровування»
- Після того, як температура в ємності досягне температури достатньої для закипання обох фракцій, усередині конструкції утворюються дві області:
- Верхня де конденсуються пари фракції з низькою температурою кипіння.
- Нижня – область конденсації другої компоненти.
- В основний холодильник, як і раніше, нічого не потрапляє, тобто відбору поки немає.
- Температура випаровування та конденсації кожної з фракцій відомі. Тепер можна змінити режим охолодження таким чином, щоб точка випаровування першої фракції знаходилася у верхньому зрізі дефлегматора.
- Починається відбір 1 компоненти суміші.
- Після того, як низькотемпературну фракцію відібрано, режим змінюється ще раз і відбирається друга частина суміші.
Спосіб дозволяє розділити рідину на будь-яку кількість компонентів, що мають різну температуру кипіння. Процес інерційний і змінювати режим охолодження краще дуже акуратно, повільно і ступінчасто.
Дефлегматор Дімрота
Роздільна здатність дефлегматора залежить від величини площі зіткнення флегми з парою та точності регулювання. Принцип функціонування однаковий всім типів цих пристроїв, відрізняються вони лише конструктивно.
Той, що був описаний у попередньому розділі- Прямоточний холодильник плівкового типу. Конструкція проста у виготовленні та досить ефективна. Але вона має недоліки - незначна площа взаємодії, яка за відхиленні конструкції від вертикалі взагалі прагнути нулю. Другий – це складність регулювання за температурою пари. Частково цих недоліків позбавлена конструкція Дімрота.
Дефлегматор Дімрота є скляною або металевою колбою, в центрі якої знаходиться спіралеподібна трубка. По ній циркулює вода і на ній конденсується флегма.
Принцип роботи той самий, але очевидно, що така конструкція навіть має на око велику площузіткнення пари та рідини, ніж плівковий апарат. Крім того, взаємодія флегми та пари відбувається по центру колби, там, де його температура максимальна. Отже, і продукт на виході буде чистішим і міцнішим.
Чому в побуті найчастіше застосовують дефлегматор Дімрота або плівковий дефлегматор для самогонного апарату? Це з властивостями вихідної сировини - брагою. Якщо при її перегонці використовувати найефективнішу насадочну колонуз великою площеюнаповнювача, то вже за півгодини роботи наповнювач забрудниться настільки, що ніяка ректифікація стане неможливою.
Домашній майстер під час виготовлення міцних спиртних напоїв повинен правильно визначити бажаний кінцевий результат. Якщо майстру важлива швидкість та дешевизна обладнання, апарат буде простий: перегінний куб та холодильник.
Якщо він хоче отримати на виході максимально якісний продукт, очищений від сивушних олій і міцністю понад 70 градусів, необхідно використовувати додаткові вузли: сухопарник, барботер або дефлегматор.
Дефлегматор - апарат для додаткового очищення пари, що містить спирт. Пар, який при нагріванні браги утворюється в перегінному кубі, містить не тільки спирт, але й важчі домішки сивушних олій та воду. Якщо пара охолодити, ці важкі домішки сконденсуються, і це конденсат називається флегма. Процес виділення флегми із пари називається дефлегмацією.
Визначення з Тлумачного словника іноземних слівза ред. Крисина: «Дефлегмація [де], і, мн. ні, ж. [Нім. Dephlegmation< лат. dē… от…, раз… + греч. phlegma мокрота, влага]. тех. Частичная конденсация смесей различных паров и газов с целью обогащения их низкокипящими компонентами.»
У флегмі міститься також деяка кількість спирту, тому при різних конструкціяхсамогонних апаратів можна забезпечити повернення флегми в куб.
Механізм роботи (навіщо потрібен)
Класична схема самогонного апарату куб-холодильник перетворюється на схему куб-дефлегматор-сухопарник-холодильник.
- У кубі нагрівається брага, з неї випаровуються легкі фракції - спирт, сивушні олії, вода.
- Пара охолоджується в дефлегматорі. встановленому на кубі. Флегма потрапляє у куб. де повторно випаровується.
- Сухопарник – порожня ємністьчерез яку проходить пара. Вона потрібна, щоб відокремити бризки браги та найважчий конденсат. Дефлегматор можна встановити сюди. тоді флегма збиратиметься та утилізуватиметься.
- Барботер за призначенням та конструкцієюсхожий на сухопарник, відмінність у цьому, що він влаштований те щоб пари проходили через воду, охолоджуючись і очищаючись. Якщо дефлегматор встановити барботер, то барботация пара проходитиме через флегму. а чи не чисту воду.
- У холодильнику спирт остаточноконденсується і збирається в рідкому вигляді приймача.
Відеоогляд скляного холодильника:
Де встановлюється?
Дефлегматор може встановлюватися на ємність сухопарника або барботера. Тоді флегма збиратиметься не в кубі, що забезпечить чистіший продукт на виході, але деяка частина спирту залишатиметься у флегмі. У деяких джерелах дефлегматор плутають із сухопарником, але все ж таки це різні прилади.
Дефлегматор встановлюється:
- На перегінному кубі.У цьому випадку ми отримуємо подібність колони ректифікації.
- На сухопарнику.У такому випадку його потрібно забезпечити краником для зливу рідини, що накопичилася.
- На барботері.Краще його в цьому випадку зробити прозорим, щоб можна було спостерігати бульбашки пари, що проходять через флегму. а також стежити за рівнем флегми, що накопичилася.
Влаштування охолоджувача для самогонного апарату:
Наприклад розглянемо дефлегматор Дімрота. Це класичне лабораторне обладнання, виконане, як правило, із термостійкого подвійного лабораторного скла. Є основною трубкою, обвитою змійовиком зі скла. Ця конструкція міститься в колбу, що захищає від механічних пошкоджень.
Основна трубка встановлюється на куб або сухопарник вертикально, щоб флегма стікала завдяки гравітації вниз. Пара, проходячи через основну трубку, охолоджується холодною водоюіз змійовика. Для подачі та обратки води змійовик повинен бути обладнаний штуцерами. Такі системи ще називаються кожухотрубними.
Виготовляємо своїми руками
У домашньому самогоноваренні далеко не всі застосовують дефлегмацію. Але це призводить до погіршення якості алкоголю, або до застосування подвійної перегонки. До того ж дефлегматор нескладно виготовити, і він прослужить досить довго.
Домашній майстер може зробити дефлегматор як кожухотрубний, так і сорочковий. У сорочковому дефлегматорі замість змійовика використовуватиметься проста водяна сорочка. У будь-якому випадку, щоб зробити дефлегматор, знадобляться навички паяння чи зварювання.
Зверніть увагу:При виборі матеріалу для дефлегматора потрібно знати, що основна трубка має бути виконана зі скла, харчової нержавіючої сталічи міді.
Ці матеріали не окислюються і не змінюють смаку алкоголю, що вийшов. Сорочку або змійовик можна зробити з будь-яких інших матеріалів.
Подивіться відео як зробити найпростіший холодильникдля самогону за 15 хвилин:
- Кожухотрубний дефлегматор складається з основної трубки та навитого на неї змійовика. як основна трубка можна використовувати просту трубку з нержавіючої сталі або міді.
- Довжина трубки залежить від обсягів виробництва, для домашнього самогоноваріння достатньо дюймової трубки 25 см завдовжки.
- Діаметр можна збільшувати, зменшувати довжину.
- Чим тонша і довша трубка, тим довше йтиме дистиляція, і вище ступінь очищення.
- Але якщо дефлегматор занадто охолоджуватиме пар, то результату ви не отримаєте зовсім - всі спирти стікатимуть назад у куб.
Виготовити кожухотрубний дефлегматор легко:
- На основну трубку навівається мідна трубка діаметром 6 мм.
- Довжина навивки – 15 – 20 см.
- Трубка закріплюється пластиковими або затискними хомутами, можна на цю конструкцію вдягнути поролоновий або пінопластовий утеплювач, що підходить по діаметру, який використовується для утеплення систем опалення.
- на мідну трубкуподається вода для охолодження.
- Все – дефлегматор готовий.
Більш ефективний дефлегматор можна зробити з декількох трубок невеликого діаметру, поміщених сорочку проточною водою.. У такій конструкції пар має велику площу зіткнення з холодними стінками, що робить роботу дефлегматора ефективнішою.
Робиться це так:
- Трубки невеликого діаметра збираються до касети, яка зовні нагадує барабан револьвера.
- Якщо користуватися цією аналогією, то гільзами патронів йде пара, а в корпусі барабана циркулює охолодна рідина.
- Ця конструкція складна у виготовленні, для складання такої конструкції потрібно використовувати зварювання по нержавійці або паяння міді.
Чим замінити?
Якщо зробити або придбати дефлегматор проблематично, можна замінити його найпростішим барботером.
- Для цього береться проста скляна банка(бажано не менше 1 літра) з кришкою, що закручується. У кришці просвердлюються два отвори — впускний та випускний.
- В отвори вставляються трубки, при цьому на впуску трубка опускається практично до самого дна, а випускна трубка знаходиться біля кришки.
- Важливо ретельно загерметизувати стик трубок та кришки. Для цього можна використати холодне зварюванняабо паяння.
- У банку наливається близько однієї третини холодної води. Механізм роботи барботера простий: пара під тиском проходить через трубку, через товщу води. При цьому він охолоджується, сивушні олії конденсуються та розчиняються у воді.
- У воді розчиняється і частина спирту, але це не проблема: вода при роботі нагрівається від гарячої пари і спирт повторно випаровується з поверхні банки. Слід врахувати, що дефлегматор має ряд переваг перед барботером, наприклад можливість регулювання інтенсивності процесу дефлегмації.
Подивіться відео де розбирається китайський охолоджувач самогону, завжди було цікаво з чого його роблять на заводі:
Промислові апарати
У спиртовій промисловості використання дефлегматорів – обов'язкова умова.При цьому є різні види- Прямої і зворотної дії.
- Прямої дії флегма потрапляє в окремий резервуар, і більше в процесі не бере участі.
- Зворотного - флегма подається в перегінний куб, випаровується знову і знову, випаровуючи залишки спирту. При цьому використовуються спеціальні спиртові пастки та вентиляційні системи.
Головне призначення дефлегматора - скоротити час і кількість технологічних операцій, підвищити вихідну якість продукції Дефлегматор поділяє пару на кілька фракцій. Пара, проходячи через лопаті та радіатори, закручується та охолоджується. Управління температурним режимомздійснюється автоматично за допомогою датчиків та контролера.
У результаті після приладу пара містить переважно спирт і невелику частину води - міцність алкоголю може досягати 70-90 градусів.
Висновок
Отже, застосування проміжних холодильників - дефлегматорів - необхідно, якщо потрібно отримати якісніший алкоголь з мінімальними витратами.
Використання цього приладу є обов'язковим, якщо якість браги низька, є сторонні запахи або відчувається високий вміст сивушних масел. При цьому найпростіші конструкції нескладно зробити своїми руками або замовити у зварювальників-аргонщиків.
