Chłodzenie, współ- czy przeciwprądowe

[czytam]

No to dam odpowiedź być może niesłuszną. Zawsze najefektywniejsze jest chłodzenie w przeciwprądzie czyli najzimniejszy palec u góry ale być może nie o efektywność tu chodzi.

[lesgo58]

Logiczne to co piszesz. A ja cały czas zasugerowany radami, które kiedyś udzielali mi inni takie babole strzelam.
Dziwne, że nikt dotychczas na to nie zwrócił uwagę. A kilka razy dawałem taką poradę.
No kurde - "...człowiek uczy się całe życie a głupim umiera..."
Teraz wypada tylko wejść pod stół i przepraszając odszczekiwać...
Schematy do poprawienia a stare do wyrzucenia. Szkoda, że nie można edytować.

[lesgo58]

Przepraszam, że piszę post pod postem, ale nie chciałbym żeby przeszedł niezauważony...
Wracając do sposobu podłączenia wody. Po Twojej odpowiedzi sprawa nie dawała mi spokoju. W dalszym ciągu mimo iż pośpieszyłem z przeprosinami biorąc na siebie powielanie błędnego rozumowania.
Poszperałem więc w moich archiwach i znalazłem jeszcze dwa ze zrzutów, który zrobiłem zaglądając do for amerykańskich. Który załączam.
Teraz pytanie - czy moje wszystkie załączniki na ten temat są błędne?
Czy może zimne palce rządzą się swoimi prawami?

Cooling plumbing.jpg

Kolumna miedziana.jpg

[.Gacek]

Leszku prawa fizyki nie oszukasz. Shot guny i szerokie płaszcze na CM-ie zasila się od dołu.
Jeżeli zasilisz go od góry to ciecz chłodząca z góry przeleci od razu w dół. Chłodzenie nie będzie "liniowe ". Kiedyś czytałem o tym bo nie dawało mi to spać ale ciężko niektóre rzeczy zrozumieć przy tłumaczeniu translatora. Niektórzy stosowali zaworki regulacyjne na wylocie zamiast dolocie ale zawsze był jakiś problem z zapowietrzaniem się przy pełnym otwarciu zaworu.

[Szlumf]

................ale zawsze był jakiś problem z zapowietrzaniem się przy pełnym otwarciu zaworu.

Zapowietrzanie się układu chłodzenia przy zasilaniu od góry jest związane nie tylko z pracą zaworu ale też z odgazowaniem wody chłodzącej w wyższej temperaturze. Stąd bąbelki gazu na wylocie z naszych skraplaczy przy pracy na granicy przedmuchu.

[pepe59]

Wydaje mi się, że w sztuce destylacyjnej nie chodzi tylko o samo wychłodzenie i osiągnięcie najwyższej skuteczności schładzania (przecież jest możliwość uzyskania i podawania zimnego refluksu) , ale o przeprowadzenie procesu schładzania par w taki sposób, aby działanie refluksu dawało jak najlepszy efekt. W kolumnie CM, weźmy dla przykładu zimne palce, logicznym wydaje się podawanie najchłodniejszej wody od dołu, na najniższy ZP, bo schładza ona najcieplejsze pary i wywołuje największy szok termiczny. Nieco już ogrzana woda trafia na wyższy ZP, gdzie ochładza już troszkę schłodzone pary. Każdy kolejny poziom schładzania, to delikatniejszy proces, bo delta t jest coraz mniejsza. Tak więc najwyższy ZP dokonuje już tylko drobnej kosmetyki par, nie wywołując ich radykalnego schładzania.

[freek]

Hmm, no niby oczywiste, a tu proszę. Ja odkąd zacząłem rejs z hobby to cały czas mam w głowie podłączenie przeciwprądowe, mam pot stila i właśnie CMa miedzianego, zamiast palców spirala 20 zwoi fi 8 cu i właśnie jak ktoś już pisał zaworek na wyjściu wody. Zasilam od góry i przyznam że po przelaniu układu zaraz po podpięciu nie dostrzegam jakiegoś zapowietrzania sie czy coś. Ale właśnie z ciekawości następnym razem podepnę odwrotnie i zobaczymy jak pójdzie.
Moja rakieta ma ~170cm (sama kolumna) i stosując się do rad kolegi @aronia właśnie , uzyskuje spokojnie 96+.

[.Gacek]

Spirala i zimne palce inaczej pracują niż płaszcz oraz shotgun. To wynika z budowy. Zimne palce oraz spiralkę w środku można bez problemu podłączyć przeciwprądowo.

[radius]

Moim skromnym zdaniem, cały "problem" leży w tym, co chcemy uzyskać stosując takie a nie inne rozwiązanie.
Chłodnice w naszym hobby to rodzaj wymienników ciepła, więc na początek posłużę się cytatem w ciotki Wiki;

Ze względu na układ strumieni wymienniki można podzielić na współprądowe, przeciwprądowe, o przepływie krzyżowym oraz złożone.
W układzie współprądowym wymiana ciepła zachodzi pomiędzy dwoma strumieniami biegnącymi w tym samym kierunku. Z punktu widzenia wymiany ciepła jest to najmniej wydajny układ. Charakteryzuje się stosunkowo niską średnią różnicą temperatur (która jest siłą napędową procesu). Skutkiem tego jest większa powierzchnia wymiany ciepła konieczna do realizacji procesu, a co za tym idzie, większy i droższy wymiennik. Wymiennik ten jest korzystny ze względu na rozkład naprężeń cieplnych. Ponieważ gorący i zimny strumień wpływają do wymiennika z tej samej strony średnia temperatura ścianki w wymienniku jest bardziej jednorodna na całej długości. Skutkiem tego są mniejsze naprężenia termiczne.
Bardziej efektywny jest układ przeciwprądowy. Dodatkową zaletą tego układu jest możliwość podgrzania lub ochłodzenia strumienia do temperatury zbliżonej temperaturze wlotowej drugiego strumienia. Na etapie podgrzewania czynnika temperatura wylotowa czynnika ogrzewanego jest wyższa (w ciągu całego procesu) od temperatury wylotowej czynnika grzewczego, co stanowi szczególną przewagę nad wymiennikiem współprądowym, gdzie tego efektu nie można osiągnąć na żadnym etapie procesu wymiany ciepła. Wadą jest możliwość pojawienia się dużych naprężeń cieplnych.

Teraz zastanówmy się jaką funkcję ma spełnić nasza chłodnica. Jeśli ma skroplić destylat w 100%, jak przypadku skraplacza w kolumnie LM, najefektywniejszy będzie przepływ przeciwprądowy.
Jeśli jednak ma skroplić tylko część par a część przepuścić, jak w kolumnie CM, to moim zdaniem lepsza będzie chłodnica z przepływem współprądowym a dlaczego, to już wyjaśniam.
Przy współprądowym przepływie, łatwiejsza będzie regulacja skraplania (kontrola refluksu), gdyż układ będzie miał większą bezwładność cieplną. Przy przeciwprądowym, gdy najzimniej będzie na wylocie par, już delikatne zwiększenie lub zmniejszenie przepływu wody chłodzącej skutkuje albo całkowitym skropleniem, albo jego brakiem. Stąd też mogą wynikać problemy niektórych użytkowników CM-ów z regulacją przepływu przez zimne palce czy też płaszcz wodny.
Zaznaczam, że są to tylko moje przemyślenia w tym temacie W moim aparacie do destylacji zbożówek, mam podłączone chłodzenie płaszcza tak, jak pokazał kol. lesgo58 w swoim poście i regulacja jest łatwa a co najważniejsze, wystarcza mi do niej niewielki zaworek kulowy

[pepe59]

Należałoby sobie odpowiedzieć na pytanie, która część skraplacza ma mieć największą efektywność i dlaczego. Dopiero wtedy decydować o współprądowości bądź przeciwprądowości strumieni. W każdym z tych przypadków wydajność skraplacza musi zapewniać pożądany skutek, a więc skraplać odpowiednią ilość par, ale to już jest kwestią samej konstrukcji. Dla mnie logiczne w CM-ie jest podłączenie współprądowe głowicy, choćby miało odbywać się kosztem efektywności schładzania (uzasadnienie nieco wyżej)

[radius]

Należałoby sobie odpowiedzieć na pytanie, która część skraplacza ma mieć największą efektywność i dlaczego.

Wydaje mi się, że w swoim poście to wyjaśniłem

wydajność skraplacza musi zapewniać pożądany skutek, a więc skraplać odpowiednią ilość par,

Z tym się zgadzam, ale już tutaj mam wątpliwości;

logicznym wydaje się podawanie najchłodniejszej wody od dołu, na najniższy ZP, bo schładza ona najcieplejsze pary

A para wypływająca z wypełnienia nie jest czasem jest parą nasyconą i ma taką samą temperaturę na całej długości części skraplającej? Jeśli nie mam racji, to mnie poprawcie

ogrzana woda trafia na wyższy ZP, gdzie ochładza już troszkę schłodzone pary.

Hmmm... Skroplenie części par nie skutkuje schłodzeniem jej reszty zwłaszcza, że układ jest bezciśnieniowy.
Wg mnie, chodzi o ilość skroplonej pary na każdym z palców a nie o różną jej temperaturę.
Ale skoro już tak sobie dywagujemy, to zastanówmy się jak zadziała skraplacz a konkretnie zimne palce, gdy wypełnimy przestrzenie między nimi. Bo na razie dyskusja toczy się w sprawie skraplacza umieszczonego nad częścią wypełnioną kolumny, czy to spirali, zimnych palców czy płaszczowego. Coś mnie naszło przy niedzieli na takie luźne przemyślenia

[jatylkonachwile]

Według mnie oczywistym jest to że w kolumnie mamy pary nasycone, delikatna zmiana temperatury lub ciśnienia zmieni je w ciecz.

[pepe59]

@ radius
Skoro para nasycona nie ulega schłodzeniu od wys 10 półki, to jak wyjaśnić różnicę wskazań wyskalowanych termometrów umieszczonych na 10 półce i u wyjścia kolumny. Dla mnie kolumna nie jest układem bezciśnieniowym, dla dowodu wystarczy pomierzyć ciśnienia względne w stosunku do atmosferycznego, w KEG-u i w innych częściach aparatury a dowiemy się, że im wyżej tym różnica ciśnień niższa (niewiele ale jednak) Stąd bierze się odpowiedź , nie wiem czy wyczerpująca, na tę wspomnianą na początku różnicę temperatur pary nasyconej. Tak więc cieplejsze pary są bliżej 10 półki a im wyżej tym chłodniejsze. Jest to efekt innych ciśnień panujących na różnych wysokościach kolumny. Mam nadzieję, że rozwiałem wątpliwości. Ja mam skraplacz ZP wypełniony sprężynkami.

[radius]

Skoro para nasycona nie ulega schłodzeniu od wys 10 półki, to jak wyjaśnić różnicę wskazań wyskalowanych termometrów umieszczonych na 10 półce i u wyjścia kolumny.

Ano tak, że w kolumnie na wypełnieniu, następuje wzmocnienie par w składnik bardziej lotny, w tym wypadku etanol i skład pary zmienia się wraz z wysokością w kolumnie. Tego chyba nie muszę ci tłumaczyć. Ciśnienie w kolumnie, bardzo minimalne, nie ma tu prawie żadnego znaczenia. A przede wszystkim, mówimy o temperaturze par powyżej odcinka wypełnionego kolumny, w odcinku skraplacza, więc nie ma co rozprawiać o ciśnieniu względnym i jakiejś "cieplejszej" parze, bo takie zjawisko w skraplaczu nie występuje

[pepe59]

Celowo wspomniałem o 10 półce, gdyż przyjmuje się, że od tego miejsca w kolumnie jest azeotrop etanolu z wodą z jedynie śladowymi domieszkami zanieczyszczeń (przedgon, pogon) które nie mają znaczącego wpływu na zmianę warunków panujących w kolumnie tj. ciśnienia i temperatury.
Powyżej odcinka wypełnionego kolumny także występują te zjawiska (spadek ciśnienia a w konsekwencji i temperatury) tylko w znacznie mniejszej skali w stosunku do długości, bo niewypełniona przestrzeń stawia znacznie mniejszy opór wędrówce par. Gdyby tak nie było, to nie występowałaby wędrówka par ku ujściu.
Tak więc, chciał, czy nie chciał w kolumnie następuje spadek ciśnienia, w miarę zbliżania się do ujścia, aż do zrównania się z atmosferycznym, bez względu na to czy kolumna jest wypełniona, czy też nie. W ślad za tym, analogicznie, występuje spadek temperatury, aż do wartości właściwej dla panującego ciśnienia atmosferycznego i mieszaniny par.