Conexión de un condensador de reflujo y un frigorífico adicional. Condensador o refrigerador de reflujo de carcasa y tubos verticales

Se sabe desde hace mucho tiempo que el alcohol ilegal preparado adecuadamente no produce una resaca severa. Es mejor purificar los vapores de alcohol inmediatamente durante la destilación y no más tarde. remedios caseros. Después de todo, si se limpian incorrectamente, es posible que ni siquiera puedan salvar la bebida arruinada. ¿Qué puede ayudar a separar fracciones con precisión? Cada destilador de alcohol ilegal, si se llama con orgullo columna, tiene un condensador de reflujo. De otra forma también se le llama refrigerador reforzador. Sin condensador de reflujo, el tubo metálico que se eleva por encima del alambique es sólo un tubo. ¿Por qué es necesario y cuál es el principio de funcionamiento del condensador de reflujo en una destilería de alcohol ilegal? Es muy sencillo. Empecemos por el diseño y la ubicación.

Dispositivo deflegmador Moonshine

El condensador de reflujo (refrigerador de refuerzo) es algo así como una “camisa de agua” ubicada en el cuarto superior de la columna. Básicamente, el diseño de la sección de la columna con condensador de reflujo consta de dos tubos concéntricos de diferentes diámetros. El tubo exterior está soldado al interior y se suministra agua fría al espacio entre ellos. A veces, el condensador de reflujo es extraíble, pero la mayoría de las veces está montado permanentemente en la propia columna. La zona del condensador de reflujo no tiene accesorios internos. En este sentido, el condensador de reflujo de una columna de destilación no se diferencia del de una columna de maceración convencional. Altamente eficiente columnas de destilación Es posible que no tenga un condensador de reflujo, pero será imposible destilar el puré en tales columnas: "obstruirá" la boquilla, sin importar cuál se use. Por lo tanto, el hogar dispositivos de columna tener un condensador de reflujo para la destilación “en el modo luz de la luna todavía" Por lo tanto, al planificar (recomendamos elegir un dispositivo de marca), pague atención especial sobre posibles modos de su funcionamiento.

Principio de funcionamiento del condensador de reflujo.

La esencia de este dispositivo es crear temperatura requerida para la purificación y fortalecimiento de los vapores de alcohol mediante su enfriamiento y la llamada condensación prioritaria.

Expliquemos con un ejemplo.

En el modo de funcionamiento autopropulsado de la columna (trigo o destilación), se produce una condensación completa de todos los vapores provenientes del cubo de destilación. En esta etapa, el flujo de enfriamiento máximo se suministra al condensador de reflujo. Todo el condensado fluye por la columna hacia nuevas porciones de vapor. Cuando se encuentran, se produce una evaporación parcial debido al calentamiento del líquido (reflujo). Cuando la columna se calienta y entra en modo de funcionamiento, se produce en ella una separación de regiones de temperatura. Los vapores de sustancias con un punto de ebullición más bajo se condensarán en la parte superior y los vapores con un punto de ebullición más alto en la parte inferior. Una vez establecido este modo, se puede reducir la refrigeración del condensador de reflujo.

La temperatura debe ajustarse de tal manera que "desplace" el área de evaporación de las fracciones de bajo punto de ebullición al área superior del condensador de reflujo. En este caso, todas las fracciones de bajo punto de ebullición comenzarán a evaporarse aquí y pasarán al refrigerador de condensación, mientras que todas las demás fracciones no podrán salir de la columna. Una vez seleccionadas las fracciones de bajo punto de ebullición (cabezas), la temperatura en la columna vuelve a cambiar, de modo que ahora la fracción principal del “cuerpo” se evapora en la misma región superior del condensador de reflujo. De esta forma, es posible separar todos los componentes de la mezcla que tengan diferentes puntos de ebullición. Resulta que un condensador de reflujo es una “barrera” que puede separar claramente los componentes de un líquido. Sólo es importante recordar que los ajustes de refrigeración deben realizarse de la forma más suave y “poco a poco” posible, ya que el sistema necesita tiempo para establecer un nuevo equilibrio. Normalmente esto tarda entre 20 y 30 segundos.

Tipos de condensadores de reflujo

Aunque el principio de funcionamiento de los condensadores de reflujo es el mismo, pueden diferir en diseño y tamaño. Cuanto mayor sea el área de contacto entre el reflujo y el vapor (dentro de ciertos límites) y cuanto más preciso sea el control de la temperatura, mayor será la capacidad de separación del condensador de reflujo. Y sólo hay dos diseños: flujo directo y condensador de reflujo Dimroth. A veces se confunden, mezclando todo en uno.

Un deflegmador de flujo directo es exactamente el “tubo dentro de un tubo” que se describió anteriormente. Pero el condensador de reflujo Dimroth tiene un diseño ligeramente diferente. Está realizado en forma de tubo, dentro del cual se encuentra un segundo tubo en forma de espiral. Es al interior al que se suministra agua, y aquí se condensa el líquido. Debido a la forma de espiral, aumenta el área de contacto de las fases líquido-vapor y, en consecuencia, la eficiencia de separación. Otra ventaja de este diseño es que este contacto de fase se produce en la zona temperatura máxima- en el centro del tubo. Y esto también ayuda mejor limpieza vapores de alcohol, incluso

Por el rabillo del ojo vi en uno de los foros otra discusión sobre el tema "cómo suministrar agua al frigorífico, hacia el vapor o en el camino", en la que se referían a mi artículo sobre la construcción de una sala de calderas. . No he tocado este tema antes, así que decidí expresar mi opinión por separado en este artículo.

En el diseño de BC que propuse, el agua se suministra al aparato desde abajo y resulta que ingresa al condensador de reflujo junto con el vapor (flujo directo) y al refrigerador en la dirección opuesta (contraflujo). ¿Es esto correcto? La teoría clásica de los intercambiadores de calor afirma que los intercambiadores de calor a contraflujo son más eficientes que los de flujo directo. Esto se puede ilustrar con una imagen.

La figura a muestra un intercambiador de calor de flujo directo, la figura b muestra un intercambiador de calor de contraflujo. Como se puede ver desde gráficos de temperatura, con contraflujo, la temperatura del refrigerante caliente A en la salida es menor (punto Y) y el refrigerante frío B es mayor (punto Z) que con flujo directo. Este hecho se explica por el hecho de que en un intercambiador de calor de flujo directo las temperaturas del refrigerante se nivelan a algún valor promedio, y en un intercambiador de calor de contracorriente la temperatura del refrigerante caliente se acerca a la temperatura del frío y viceversa. viceversa. El delta de temperatura (flujo de calor) en el caso de un intercambiador de calor a contracorriente es mayor. En consecuencia, la eficiencia del contraflujo es mayor; se puede hacer más compacto (o será más efectivo con las mismas dimensiones). Todo parece claro.

Pero, como siempre, desde regla general hay excepciones. En este caso, esta excepción establece que si la temperatura de uno de los refrigerantes no cambia continuamente, sino solo hasta un cierto valor (lo que ocurre durante la condensación o evaporación), entonces el flujo de calor en diferentes opciones la conexión se vuelve la misma. Esto es lo que ocurre en el caso de un condensador de reflujo. Nuestra tarea es mantener una cierta temperatura del vapor (para la extracción con vapor, el punto de ebullición del alcohol, para el líquido, la temperatura de su condensación, de hecho, esta es prácticamente la misma temperatura). En el caso de un frigorífico de flujo directo (en otros artículos, por costumbre, lo llamo incorrectamente de flujo directo, aunque también puede ser de contraflujo), la tarea es algo diferente: condensar el producto y luego enfriarlo. a la temperatura del agua de refrigeración, es decir clásicamente “intercambio de calor”. Resulta que no importa cómo conectar el condensador de reflujo BC, pero el refrigerador debe conectarse en el lado opuesto.

Hay un punto más aquí. Siempre hay un gas disuelto en el agua, que tiende a liberarse cuando sube la temperatura y se forma “aireación” en el sistema, provocando incluso tapones. Por lo tanto, es más conveniente suministrar agua al condensador de reflujo de camisa desde abajo, eliminando la ventilación: el flujo de agua elimina las burbujas de aire. Con pequeños flujos a través del condensador de reflujo, se puede observar la formación de una burbuja de aire en la parte superior de la salida. tubo de silicona en medio del proceso, esto es todo.

De este modo , es aconsejable conectar el suministro de agua al BC desde abajo, simultáneamente al condensador de reflujo (flujo directo) y hacia el frigorífico (contraflujo).

Al hacer bebidas espirituosas, un artesano hogareño debe determinar correctamente el resultado final deseado. Si para el maestro la velocidad y el bajo costo del equipo son importantes, el aparato será simple: un cubo de destilación y un refrigerador.

Si quiere obtener un producto de la mayor calidad posible, purificado de aceites de fusel y una resistencia superior a 70 grados, es necesario utilizar varios componentes adicionales: un vaporizador, un burbujeador o un condensador de reflujo.

Un condensador de reflujo es un dispositivo para la purificación adicional de vapor que contiene alcohol. El vapor que se forma en el cubo de destilación cuando se calienta el mosto no sólo contiene alcohol, sino también impurezas más pesadas de aceite de fusel y agua. Si se enfría el vapor, estas impurezas pesadas se condensan y este condensado se llama reflujo. El proceso de separar la flema del vapor se llama reflujo.

Definición de Diccionario explicativo palabras extranjeras editado por Krysina: “Desflegmación [de], y, pl. ahora. [Alemán deflegación< лат. dē… от…, раз… + греч. phlegma мокрота, влага]. тех. Частичная конденсация смесей различных паров и газов с целью обогащения их низкокипящими компонентами.»

La flema también contiene una cierta cantidad de alcohol, por lo que cuando varios diseños En los alambiques de alcohol ilegal, es posible asegurar el retorno de la flema al cubo de destilación.

Mecanismo de operación (por qué es necesario)

El circuito clásico de una destilería de alcohol ilegal, un refrigerador-cubo, se convierte en un circuito de un refrigerador-vapor seco-condensador de reflujo-cubo.

• El procedimiento operativo del sistema es el siguiente: El puré se calienta en el cubo.
• , se evaporan fracciones ligeras: alcohol, aceites de fusel, agua. El vapor se enfría en el condensador de reflujo.
• . instalado en el cubo. La flema entra en el cubo. donde se evapora nuevamente. Vaporera - recipiente vacío
• , a través del cual pasa el vapor. Es necesario para separar las salpicaduras de puré y el condensado más pesado. Aquí también se puede instalar el condensador de reflujo. entonces la flema será recolectada y utilizada. Similar a un baño de vapor, la diferencia es que está diseñado para que el vapor pase a través del agua, enfriando y purificando. Si el condensador de reflujo está instalado en un burbujeador, el vapor burbujeante pasará a través del reflujo. no agua limpia.
• El alcohol en el frigorífico está completo. se condensa y se acumula en forma líquida en el receptor.

Revisión en video de un refrigerador de vidrio:

¿Dónde está instalado?

El condensador de reflujo también se puede instalar en el recipiente de un vaporizador o burbujeador. Entonces la flema no se recogerá en el cubo, lo que proporcionará un producto más puro en la salida, pero parte del alcohol quedará en el reflujo. En algunas fuentes, un condensador de reflujo se confunde con una caldera de vapor, pero siguen siendo dispositivos diferentes.

El condensador de reflujo se instala:

• En el alambique. En este caso, obtenemos algo así como una columna de destilación.
• En una vaporera seca. En este caso, deberá estar equipado con un grifo para drenar el líquido acumulado.
• En el burbujeador. En este caso, es mejor hacerlo transparente para que se puedan observar las burbujas de vapor que atraviesan la flema. y también controlar el nivel de flema acumulada.

Dispositivo más fresco para destilería de alcohol ilegal:

Por ejemplo, considere el condensador de reflujo Dimroth. Se trata de un equipo de laboratorio clásico, normalmente fabricado con vidrio de laboratorio doble resistente al calor. Es un tubo principal envuelto en una bobina de vidrio. Este diseño se coloca en un matraz que lo protege de daños mecánicos.

El tubo principal se instala verticalmente en el cubo o tanque de vapor para que la flema fluya hacia abajo debido a la gravedad. El vapor pasa por el tubo principal y se enfría. agua fría de una bobina. Para el suministro y retorno de agua, la batería debe estar equipada con accesorios. Estos sistemas también se denominan sistemas de carcasa y tubos.

lo hacemos nosotros mismos

En la elaboración de cerveza casera, no todo el mundo utiliza el reflujo. Pero esto conduce a un deterioro de la calidad del alcohol resultante o al uso de una doble destilación. Además, el condensador de reflujo es fácil de fabricar y durará bastante tiempo.

Un artesano doméstico puede fabricar un condensador de reflujo de carcasa y tubo y de camisa. En una chaqueta deflegmadora, en lugar de una bobina, un simple chaqueta de agua. En cualquier caso, para hacer un condensador de reflujo, necesitará habilidades de soldadura o soldadura.

Tenga en cuenta: Al elegir un material para un condensador de reflujo, debe saber que el tubo principal debe estar hecho de vidrio apto para alimentos. acero inoxidable o cobre.

Estos materiales no se oxidan y no cambian el sabor del alcohol resultante. Se puede fabricar una camisa o un carrete con cualquier otro material.

Mire el video sobre cómo hacer un refrigerador sencillo para alcohol ilegal en 15 minutos:

• Un condensador de reflujo de carcasa y tubos consta de un tubo principal y una bobina enrollada en él. Se puede utilizar como tubo principal. tubo sencillo fabricados en acero inoxidable o cobre.
• La longitud del tubo depende del volumen de producción; para la elaboración casera, un tubo de 25 cm de largo es suficiente.
• Se puede aumentar el diámetro y disminuir la longitud.
• Cuanto más fino y largo sea el tubo, más tardará la destilación y mayor será el grado de purificación.
• Pero si el condensador de reflujo enfría demasiado el vapor, no obtendrá ningún resultado: todos los alcoholes volverán al cubo.

Es fácil hacer un condensador de reflujo de carcasa y tubos:

1. Sobre el tubo principal se enrolla un tubo de cobre con un diámetro de 6 mm.
2. Longitud del devanado - 15 - 20 cm.
3. El tubo se fija con abrazaderas de plástico o abrazaderas; sobre esta estructura se puede colocar un aislamiento de gomaespuma o espuma de un diámetro adecuado, que se utiliza para aislar sistemas de calefacción.
4. En tubo de cobre Se suministra agua para refrigeración.
5. Todo: el condensador de reflujo está listo.

Se puede fabricar un condensador de reflujo más eficiente a partir de varios tubos de pequeño diámetro colocados en una camisa con agua corriente. En este diseño, el vapor tiene. área grande contacto con paredes frías, lo que hace que el deflegmador funcione de manera más eficiente.

Esto se hace así:

1. Los tubos de pequeño diámetro se ensamblan en un casete que parece un tambor de revólver.
2. Si utilizamos esta analogía, entonces el vapor fluye a través de las vainas del cartucho y el refrigerante circula por el cuerpo del tambor.
3. Este diseño es difícil de fabricar; para ensamblar una estructura de este tipo es necesario utilizar soldadura de acero inoxidable o soldadura de cobre.

¿Con qué reemplazarlo?

Si fabricar o comprar un condensador de reflujo le resulta problemático, puede reemplazarlo con un simple burbujeador.

• Para esto tomamos un simple tarro de cristal(preferiblemente al menos 1 litro) con tapón de rosca. Se perforan dos agujeros en la tapa: entrada y salida.
• Los tubos se insertan en los orificios, mientras que en la entrada el tubo desciende casi hasta el fondo y el tubo de salida se encuentra en la misma tapa.
• Es importante sellar con cuidado la unión entre los tubos y la tapa. Para esto puedes usar soldadura en frio o soldar.
• Aproximadamente un tercio se vierte en el frasco. agua fría. El mecanismo de funcionamiento de un burbujeador es simple: el vapor bajo presión pasa a través de un tubo y atraviesa la columna de agua. Al mismo tiempo se enfría, los aceites de fusel se condensan y se disuelven en agua.
• Parte del alcohol también se disuelve en agua, pero esto no es un problema: durante el funcionamiento, el agua se calienta con vapor caliente y el alcohol se vuelve a evaporar de la superficie de la lata. Cabe señalar que un condensador de reflujo tiene una serie de ventajas sobre un burbujeador, por ejemplo, la capacidad de ajustar la intensidad del proceso de reflujo.

Mire el video donde se desmonta un enfriador de alcohol ilegal chino, siempre fue interesante de qué está hecho en la fábrica:

Dispositivos industriales

En la industria del alcohol, el uso de condensadores de reflujo es un requisito previo. Al mismo tiempo hay varios tipos- acción directa e inversa.

1. Acción directa: la flema ingresa a un tanque separado y ya no participa en el proceso.
2. Lo contrario ocurre: la flema ingresa al cubo de destilación, se evapora una y otra vez, evaporando el alcohol restante. En este caso, se utilizan trampas de alcohol y sistemas de ventilación especiales.

El objetivo principal del condensador de reflujo es reducir el tiempo y el número de operaciones tecnológicas y mejorar la calidad inicial del producto. El condensador de reflujo separa el vapor en varias fracciones. El vapor, que pasa a través de las palas y los radiadores, se agita y se enfría. Control condiciones de temperatura se lleva a cabo automáticamente mediante sensores y un controlador.

Como resultado, después del dispositivo, el vapor contiene principalmente alcohol y una pequeña parte de agua; el grado alcohólico puede alcanzar los 70-90 grados.

Conclusión

Por lo tanto, el uso de refrigeradores intermedios (condensadores de reflujo) es necesario si es necesario obtener alcohol de mayor calidad a un costo mínimo.

El uso de este dispositivo es obligatorio si la calidad del puré es baja, hay olores extraños o se siente un alto contenido de aceites de fusel. Al mismo tiempo, las estructuras más simples se pueden hacer fácilmente con sus propias manos o encargarlas a soldadores de argón.

El tipo más común de intercambiador de calor en la industria es el de carcasa y tubos. Opcion de ello diseño Depende de las tareas que enfrentan los usuarios. Una unidad de carcasa y tubos no tiene que ser de múltiples tubos: un condensador de reflujo de camisa normal, un refrigerador de tipo “tubería en tubería” de flujo directo (a) o contraflujo (b) también son de carcasa y tubos. -unidades de tubos.

También se utilizan intercambiadores de calor de un solo paso con movimiento de flujo cruzado de refrigerantes (c). Pero el más eficaz y el más utilizado para intercambiadores de calor de tubos múltiples es el circuito de flujo cruzado de pasos múltiples (d).

Con este esquema, una corriente de líquido o vapor se mueve a través de las tuberías y un segundo refrigerante se mueve hacia ella en zigzag, cruzando repetidamente las tuberías. Se trata de un híbrido de opciones de contraflujo y flujo cruzado, que permite que el intercambiador de calor sea lo más compacto y eficiente posible.

El principio de funcionamiento de los intercambiadores de calor de carcasa y tubos y su ámbito de aplicación.

En la elaboración de cerveza ilegal, los refrigeradores de flujo cruzado de pasos múltiples generalmente se denominan refrigeradores de carcasa y tubos (CHT), y su versión de un solo tubo se llama refrigerador de contraflujo o de flujo directo. En consecuencia, cuando se utilizan estas estructuras como condensadores de reflujo: condensadores de reflujo de carcasa y tubos y de camisa.

En casa, alambiques de alcohol ilegal, puré y columnas de destilación El vapor se suministra a estos intercambiadores de calor mediante tuberías internas y agua de refrigeración en la carcasa. Cualquier ingeniero de calefacción industrial se sentiría indignado por esto, ya que es en las tuberías donde se puede crear una alta velocidad del refrigerante, lo que aumenta significativamente la transferencia de calor y la eficiencia de la instalación. Sin embargo, los destiladores tienen sus propios objetivos y no siempre necesitan una alta eficiencia.

Por ejemplo, en los condensadores de reflujo para columnas de vapor, por el contrario, es necesario suavizar el gradiente de temperatura, extender la zona de condensación lo más alto posible y, una vez condensada la parte necesaria del vapor, evitar el sobreenfriamiento del reflujo. . E incluso regular con precisión este proceso. Pasan a primer plano criterios completamente diferentes.

Entre los refrigeradores utilizados en la elaboración de alcohol ilegal, los más utilizados son los de serpentín, los de flujo directo y los de carcasa y tubos. Cada uno de ellos tiene su propio ámbito de uso.

Para dispositivos con un rendimiento bajo (hasta 1,5-2 l/hora), lo más racional es utilizar serpentines de flujo pequeños. En ausencia de agua corriente, las baterías también dan ventaja a otras opciones. Versión clásica- enrollar en un balde de agua. Si hay un sistema de suministro de agua y la productividad del dispositivo es de hasta 6-8 l/h, entonces las unidades de flujo directo están diseñadas según el principio de "tubería en tubería", pero con un espacio anular muy pequeño (aproximadamente 1 -1,5 mm), tienen ventaja. Se enrolla un alambre en espiral sobre el tubo de vapor en incrementos de 2 a 3 cm, lo que centra el tubo de vapor y alarga el recorrido del agua de refrigeración. Con potencias de calefacción de hasta 4-5 kW, esta es la opción más opción económica. Por supuesto, una máquina de carcasa y tubos puede reemplazar a una máquina de flujo directo, pero el costo de fabricación y el consumo de agua serán mayores.

La carcasa y el tubo pasan a primer plano cuando sistemas autónomos refrigeración, ya que es completamente poco exigente con la presión del agua. Como regla general, una bomba de acuario normal es suficiente para trabajo exitoso. Además, con potencias de calentamiento de 5-6 kW y superiores, un refrigerador de carcasa y tubos prácticamente no es una alternativa, ya que la longitud de un refrigerador de un solo paso para el uso de altas potencias será irracional.

Para condensadores de reflujo columnas de puré la situación es algo diferente. Con diámetros de columna pequeños, de hasta 28-30 mm, una camisera normal (en principio, la misma máquina de carcasa y tubos) es la más racional.

Para diámetros de 40-60 mm, el líder es Este es un enfriador de alta precisión con un claro control de potencia y una incapacidad absoluta para ventilar. Dimrot le permite configurar modos con el sobreenfriamiento de reflujo más bajo. Cuando se trabaja con columnas empacadas, gracias a su diseño permite centrar el retorno de reflujo, irrigando mejor el empaque.

La carcasa y el tubo pasan a primer plano en los sistemas de refrigeración autónomos. El riego de la boquilla con reflujo no se produce en el centro de la columna, sino a lo largo de todo el plano. Esto es menos efectivo que Dimrot, pero bastante aceptable. En este modo, el consumo de agua de la máquina de carcasa y tubos será significativamente mayor que el de Dimrot.

Si necesita un condensador para una columna con extracción de líquido, Dimroth no tiene rival debido a la precisión del ajuste y al subenfriamiento de bajo reflujo. También se utiliza una carcasa y tubo para estos fines, pero es difícil evitar el sobreenfriamiento del reflujo y el consumo de agua será mayor.

La razón principal de la popularidad de las carcasas y tubos entre los fabricantes. electrodomésticos es que su uso es más universal y sus partes se unifican fácilmente. Además, el uso de condensadores de reflujo de carcasa y tubos en dispositivos del tipo "constructor" o "cambiador" está fuera de competencia.

Cálculo de parámetros de un deflegmador de carcasa y tubo.

El cálculo del área de intercambio de calor requerida se puede realizar mediante un método simplificado.

1. Determine el coeficiente de transferencia de calor.

Fórmulas para cálculos:

R = h/λ, (m2K)/W;

Rs = R1 + R2 + R3 + R4, (m2K)/W;

K = 1/Rs, W/(m2K).

2. Definir diferencia promedio Temperaturas entre el vapor y el agua de refrigeración.

Temperatura del vapor de alcohol saturado Тп = 78,15 °C.

Se necesita la máxima potencia del deflegmador en el modo autopropulsado de columna, que va acompañado de alimentación máxima agua y su temperatura mínima de salida. Por lo tanto, asumimos que la temperatura del agua en la entrada al armazón y al tubo (15 - 20) es T1 = 20 °C, en la salida (25 - 40) - T2 = 30 °C.

Твх = Тп - Т1;

Total = Tp - T2;

Calculamos la temperatura media (Tav) mediante la fórmula:

Tsr = (Estaño - Total) / Ln (Estaño / Total).

Es decir, en nuestro caso, redondeado:

Todo = 48°C.

Tav = (58 - 48) / Ln (58 / 48) = 10 / Ln (1,21) = 53°C.

3. Calcule el área de intercambio de calor. Con base en el coeficiente de transferencia de calor (K) y la temperatura promedio (Tav) conocidos, determinamos el área de superficie requerida para el intercambio de calor (St) para la potencia térmica requerida (N), W.

St = N / (Tav * K), m2;

Si, por ejemplo, necesitamos utilizar 1800 W, entonces St = 1800 / (53 * 1493) = 0,0227 m 2, o 227 cm 2.

4. Cálculo geométrico. Decidamos el diámetro mínimo de los tubos. En un condensador de reflujo, la flema va hacia el vapor, por lo que es necesario cumplir las condiciones para su libre flujo hacia la boquilla sin sobreenfriamiento excesivo. Si fabrica tubos con un diámetro demasiado pequeño, puede provocar estrangulamiento o liberación de reflujo en el área encima del condensador de reflujo y más allá de la selección, entonces simplemente puede olvidarse de una buena limpieza de impurezas.

Calculamos la sección transversal total mínima de los tubos a una potencia determinada mediante la fórmula:

Sección = N * 750 / V, mm 2, donde

norte – potencia (kW);

750 – vaporización (cm 3 / s kW);

V – velocidad del vapor (m/s);

Sección – área mínima de la sección transversal de los tubos (mm 2)

Al calcular los destiladores de columna, la potencia de calentamiento se selecciona en función de velocidad máxima vapor en la columna 1-2 m/s. Se cree que si la velocidad supera los 3 m/s, el vapor impulsará el reflujo hacia la columna y lo arrojará a la selección.

Si necesita disponer de 1,8 kW en un condensador de reflujo:

Sección = 1,8 * 750 / 3 = 450 mm 2.

Si fabrica un condensador de reflujo con 3 tubos, significa que el área de la sección transversal de un tubo es al menos 450 / 3 = 150 mm 2, el diámetro interno es 13,8 mm. más cercano más grande de tamaños estándar tubos – 16 x 1 mm (diámetro interior 14 mm).

Con un diámetro de tubería conocido d (cm), encontramos la longitud total mínima requerida:

L= St / (3,14 * d);

Largo= 227/ (3,14* 1,6) = 45 cm.

Si hacemos 3 tubos, entonces la longitud del condensador de reflujo debe ser de unos 15 cm.

La longitud se ajusta teniendo en cuenta que la distancia entre las particiones debe ser aproximadamente igual al radio interior del cuerpo. Si el número de particiones es par, entonces las tuberías de suministro y drenaje de agua estarán en lados opuestos, y si es impar, en el mismo lado del condensador de reflujo.

Aumentar o disminuir la longitud de las tuberías dentro del radio de las columnas domésticas no creará problemas con el control o la potencia del deflegmador, ya que corresponde a errores de cálculo y puede compensarse con más soluciones constructivas. Puede considerar opciones con 3, 5, 7 o más tubos y luego elegir la óptima desde su punto de vista.

Características de diseño de un intercambiador de calor de carcasa y tubos.

Particiones

La distancia entre las particiones es aproximadamente igual al radio del cuerpo. Cuanto menor sea esta distancia, mayor será la velocidad del flujo y menos oportunidad la aparición de zonas estancadas.

Las particiones dirigen el flujo a través de los tubos, lo que aumenta significativamente la eficiencia y la potencia del intercambiador de calor. Las particiones también evitan que los tubos se doblen bajo la influencia de cargas térmicas y aumentan la rigidez del condensador de reflujo de carcasa y tubos.

Se cortan segmentos en las particiones para permitir el paso del agua. Los segmentos no deben ser menos área Secciones transversales de tuberías para suministro de agua. Normalmente, este valor es aproximadamente del 25 al 30 % del área del tabique. En cualquier caso, los segmentos deben garantizar la igualdad de velocidades del agua a lo largo de toda la trayectoria de movimiento, tanto en el haz de tubos como en el espacio entre el haz y el cuerpo.

Para el condensador de reflujo, a pesar de su pequeña longitud (150-200 mm), tiene sentido realizar varias particiones. Si su número es par, los accesorios estarán en lados opuestos, si son impares, en el mismo lado del condensador de reflujo.

Al instalar particiones transversales Es importante asegurarse de que el espacio entre la carcasa y la partición sea lo más pequeño posible.

tubos

El espesor de las paredes del tubo no es particularmente importante. La diferencia en el coeficiente de transferencia de calor para espesores de pared de 0,5 y 1,5 mm es insignificante. De hecho, los tubos son térmicamente transparentes. La elección entre cobre y acero inoxidable, desde el punto de vista de la conductividad térmica, también pierde sentido. Al elegir, debe partir de las propiedades operativas o tecnológicas.

Al marcar la placa de tubos, se guían por el hecho de que las distancias entre los ejes de los tubos deben ser las mismas. Suelen colocarse en los vértices y lados de un triángulo o hexágono regular. Según estos esquemas, con el mismo paso es posible colocar el máximo número de tubos. El tubo central suele resultar problemático si las distancias entre los tubos del haz no son iguales.

La figura muestra un ejemplo. ubicación correcta agujeros.

Para facilitar la soldadura, la distancia entre los tubos no debe ser inferior a 3 mm. Para garantizar la resistencia de las conexiones, el material de la placa del tubo debe ser más duro que el material de la tubería y el espacio entre la pantalla y las tuberías no debe ser superior al 1,5 % del diámetro de la tubería.

Al soldar, los extremos de las tuberías deben sobresalir de la rejilla a una distancia igual al espesor de la pared. En nuestros ejemplos, 1 mm, esto le permitirá hacer una costura de alta calidad derritiendo la tubería.

Cálculo de parámetros de un frigorífico de carcasa y tubos.

La principal diferencia entre un refrigerador de carcasa y tubos y un condensador de reflujo es que el reflujo en el refrigerador fluye en la misma dirección que el vapor, por lo que la capa de reflujo en la zona de condensación aumenta más suavemente del mínimo al máximo, y su El espesor medio es ligeramente mayor.

Para los cálculos recomendamos establecer el espesor en 0,8 mm. En un condensador de reflujo ocurre lo contrario: al principio, una gruesa capa de reflujo, que se ha fusionado en toda la superficie, se encuentra con el vapor y prácticamente impide que se condense por completo. Luego, una vez superada esta barrera, el vapor entra en una zona con una película de reflujo mínima, de aproximadamente 0,5 mm de espesor. Este es el espesor a nivel de su retención dinámica; la condensación se produce principalmente en esta zona.

Tomando el espesor medio de la capa de flema igual a 0,8 mm, en ejemplo específico Consideremos las características del cálculo de los parámetros de un refrigerador de carcasa y tubos utilizando un método simplificado.

Los requisitos máximos de potencia para el frigorífico los impone la primera destilación, para la cual se realizan cálculos. Potencia calorífica útil – 4,5 kW. Temperatura de entrada del agua – 20 °C, temperatura de salida – 30 °C, vapor – 92 °C.

Tv = 92 - 20 = 72 °C;

Total = 92 - 30 = 62 °C;

Tav = (72 - 62)/ Ln (72 / 62) = 67°C.

Área de transferencia de calor:

St = 4500 / (67 * 855,6) = 787 cm².

Área transversal total mínima de tuberías:

Sección S = 4,5*750/10= 338 mm²;

Elegimos un frigorífico de 7 tubos. Área seccional de una tubería: 338/7 = 48 mm o diámetro interno 8 mm. De la gama estándar de tubos aptos 10x1 mm (con diámetro interno 8 milímetros).

¡Atención! Al calcular la longitud del frigorífico, el diámetro exterior es de 10 mm.

Determine la longitud de los tubos del refrigerador:

L= 787 / 3,14 / 1 = 250 cm, por lo tanto, la longitud de un tubo: 250 / 7 = 36 cm.

Aclaramos la longitud: si el cuerpo del frigorífico está hecho de un tubo con un diámetro interior de 50 mm, entonces debe haber 25 mm entre las particiones.

36 / 2,5 = 14,4.

Por lo tanto, puede hacer 14 particiones y colocar tuberías de entrada y salida de agua en diferentes direcciones, o 15 particiones y las tuberías mirarán en una dirección y la potencia también aumentará ligeramente. Seleccionamos 15 particiones y ajustamos la longitud de los tubos a 37,5 mm.

Dibujos de refrigeradores y condensadores de reflujo de carcasa y tubos.

Los fabricantes no tienen prisa por compartir sus dibujos de intercambiadores de calor de carcasa y tubos, y los artesanos del hogar realmente no los necesitan, pero aún así algunos diagramas son de dominio público.

Epílogo

No debemos olvidar que todo lo anterior es un cálculo teórico mediante un método simplificado. Cálculos térmicos Es mucho más complicado, pero en la gama real de cambios en la potencia de calefacción y otros parámetros domésticos, la técnica da resultados correctos.

En la práctica, el coeficiente de transferencia de calor puede ser diferente. Por ejemplo, debido a la mayor rugosidad de la superficie interior de las tuberías, la capa de reflujo será más alta que la calculada, o el refrigerador no estará ubicado verticalmente, sino en ángulo, lo que cambiará sus características. Hay muchas opciones.

El cálculo le permite determinar con bastante precisión las dimensiones del intercambiador de calor, verificar cómo un cambio en el diámetro de la tubería afectará las características sin costos adicionales rechazar todas las opciones inadecuadas o inferiores garantizadas.