Як вибрати царгу до самогонному апарату, бражної або ректифікаційної колоні
Царга - не просто труба між кубом і холодильником (дефлегматором). Від правильного вибору геометричних розмірів, матеріалу і теплоізоляції царги залежить продуктивність, ступінь очищення, технологічні режими перегонки і комфортна робота з апаратом в цілому.
Menu
Царга для самогонного апарату
У простій класичної дистиляції царги успішно витісняють сухопарнику. Вирішуючи задачу боротьби з бризгоунос, царги дозволяють одночасно боротися з сірчистими газами, зміцнювати самогон, і навіть в деякій мірі очищати напій від труднолетучих з`єднань за рахунок парціальної конденсації. Ще одна перевага царги - обладнання стає менш громіздким.
Діаметр царги вибирають виходячи з бажаної продуктивності і граничної швидкості пара, при якій утворюється дика флегма і бризки, що вилетіли з куба разом з парою, безперешкодно стікають назад, а не заганятися по стінках вгору до холодильника.
При швидкості пара в царге до 2 м / с бризгоунос виключений, від 2 до 3 м / с результат дещо гірше, а при 3 м / с і вище пар починає заганяти флегму вгору по трубі.
Порахувати швидкість пара нескладно:
V = N * 750 / S (м / с),
де:
- N - потужність (кВт);
- 750 - пароутворення (см3 / сек кВт)
- S - площа поперечного перерізу колони по внутрішньому діаметру (мм2).
Для захисту від бризгоунос в більшості випадків висота царги достатня в межах 30-40 см, тому визначальним при виборі висоти є виключно геометричні міркування. Зазвичай виходять з вільного вертикального розміщення холодильника для забезпечення найкращих умов його роботи.
Правильна довжина царги самогонного апарату (класичного дистилятора) приблизно дорівнює довжині холодильника.
матеріал
Стандартно царги виготовляють з міді або нержавіючої сталі. Мідь виступає каталізатором і допомагає пов`язувати сірчані гази, очищаючи самогон від непотрібних запахів. Застосування міді доцільно при перегонці зернових і деяких фруктово-ягідних браг з метою отримання благородних дистилятів шляхом повторної дробової перегонки.
Мідна царга не дає переваг при перегонці цукрового або будь-якого іншого сировини для подальшої ректифікації або отримання НДРФ на апаратах з рідинним відбором, оскільки Неконденсовані гази і пар в конденсаторі знаходять різні шляхи. Газ вилітає через ТСА (трубку зв`язку з атмосферою) і не вступає в контакт з конденсатом, що йде в відбір, а значить, не розчиняється в ньому. Очищення від сірчистих газів на таких апаратах проста і не вимагає додаткових зусиль.
Іноді для збільшення ефекту при першій перегонці використовують мідну насадку (наповнювач). Це досить спірне прийом: зона контакту з міддю виросте, очищення від сірчистих газів покращиться, але одночасно зменшиться продуктивність апарату, значить, збільшиться час перегонки, в результаті тривалого кип`ятіння браги виділиться більше інших шкідливих домішок. Тут важлива міра: якщо в якості насадки вибрати мідні кільця або трубки - це одне, а якщо щільну насадку типу СПН - зовсім інше.
Щільним насадок місце в другому перегоні, при першому ж краще обмежиться просто мідної царгой.
Царга для ректифікації і бражної колони
При виборі розмірів царги для процесів тепломассобмена на бражної або ректифікаційних колонах умов дещо більше, але вони зрозумілі і природні.
Внутрішній діаметр
Вартість колони в цілому істотно залежить від діаметра. Збільшення діаметра не тільки підвищує вартість труб, з яких виготовляється колона, але також збільшує кількість необхідної насадки. А насадка - одна з найдорожчих складових апарату. Наприклад, для колони висотою в півтора метра при внутрішньому діаметрі 38 мм потрібно 1,7 літра насадки, для 48 мм - вже 2,7 літра.
Продуктивність колони прямо пропорційна квадрату внутрішнього діаметра царги. При збільшенні діаметра з 38 до 48 мм продуктивність збільшиться в півтора рази. Тому вибираючи, наприклад, між трубою 52 зі стінкою 1 мм або 1,5 мм, потрібно розуміти, що номінальна швидкість відбору у першій буде 1800, а у другій - 1700 мл / год. Ось така плата за на вигляд незначна зміна розмірів.
Номінальна потужність нагріву в Ватах і номінальна швидкість відбору «тіла» мілілітрів на годину чисельно рівні площі поперечного перерізу царги, виходячи з внутрішнього діаметра. Це правило вірно при застосуванні в якості насадки СПН, розмір якої відповідає діаметру колони. Для інших менш або більш щільних насадок чисельні значення будуть іншими, але загальна тенденція збережеться.
Чим щільніше насадка, тим менше буде продуктивність колони. Правда, це компенсується кращою розділяє здатністю. Якщо говорити про СПН і ректифікації, то оптимальний розмір насадки повинен бути менше внутрішнього діаметра царги в 12-14 разів. При отриманні укріпленого самогону або НДРФ вимоги до очищення значно нижче, тому можна використовувати більш велику насадку, змістивши акцент в сторону продуктивності.
Висота
Саме висота насадок частини царг багато в чому визначає розділяє здатність колони. Не потрібно плутати цей показник з висотою царги. Часто виробники своїми невдалими конструкціями вводять в оману покупців. Наприклад, висота царги 40 см, але з них нижня порожній простір - 5 см, ще 3 см забирає конструкція для підтримки насадки, а зверху - пристосування для фіксації насадки в 2 см заввишки і пусте місце для піни до дефлегматора - 5 см. В результаті насадки в 40 см царге виявляється не 40 см, а лише 25 см! Навіть якщо поставити таких три поспіль, то спирту-ректифікату не одержати.
Це ж стосується і застосування однієї царги довжиною в 1,5 метра або трьох по 50 см. На перший погляд різниці немає, але якщо придивитися уважніше і порахувати висоту насадок частини, то все не так просто.
Для чіткого поділу на фракції і відділення «голів» насадочного частина повинна бути висотою не менше 1 метра, а висота однієї царги - не більше 1,5 метра.
При меншій довжині розділова здатність буде недостатня для чіткого відбору «голів». Обмеження ж в 1,5 метра пов`язано з тим, що ефективність насадок колони зі збільшенням висоти змінюється нерівномірно. Наприклад, збільшення довжини з 50 до 60 см дасть таке ж підвищення розділової здатності як з 120 до 150 см (цифри умовні і наводяться для демонстрації тенденції). Висота насадок частини в одній царге повинна бути не більше 30 її внутрішніх діаметрів.
Користь від подальшого збільшення висоти зводять нанівець канальний і пристінковий ефект. Якщо є бажання побудувати більш високу колону, потрібно розділити її на кілька царг або використовувати концентратори флегми - пристрої, що відводять флегму від стінок і напрямні її в центр насадки. Але використання концентраторів часто призводить до ранніх захлеб колони, особливо при невмілому виконанні. А якщо в конструкції є сітки, то в більшості випадків захлеб стає закономірністю.
Вплив висоти царги на технологічні показники
Припустимо, що є добре утеплені і виставлені вертикально дводюймовим колони довжиною в 1,2 і 1,8 метра. Збільшення висоти колони в 1,5 рази дозволить збільшити обсяг переганяється кубової навалювання в ті ж півтора рази, оскільки збільшиться утримує здатність і обсяг насадки. Можна буде пізніше переходити до відбору «хвостів», значно зменшивши їх обсяг. Але за все доводиться платити - збільшиться час відбору, а також обсяг «голів» і «підголівників».
Для того щоб «помацати» порядок чисел, наведемо таблицю з обсягами і часом відбору різних фракцій при перегонці 40 літрів самогону:
| Висота колони (м) | 1.2 | 1.8 |
| Відбір голів (годину) | 6 | 8 |
| Голови (мл) | 120 | 350 |
| Підголівники (л) | 700 | 1 000 |
| Хвости (л) | 1,5-2 | 0,5-1 |
Швидкість відбору «тіла» буде практично однаковою, а температура переходу з відбору «тіла» до «хвостів» зміниться з 94-95 градусів до 97. Втім, це буде залежати від нюху оператора колони. В обох випадках вийде продукт приблизно однакової якості.
Товщина стінок колони повинна бути в межах 1-1,5 мм. Така товщина термопрозрачна і дозволяє вимірювати температури з дуже незначним запізненням. Якщо прикріпити алюмінієвим скотчем датчики температури на поверхню колон під теплоізоляцію, цього буде достатньо для нормального управління процесом.
Збільшення товщини стінок тільки збільшить вартість і вагу колони. Це робить конструкцію менш стійкою і висуває додаткові вимоги до міцності кришки куба.
Правильний вибір розмірів царги не становить труднощів, потрібно лише враховувати їх вплив на технологічні параметри процесу та відповідність поставленим завданням.
Навіть якщо кошти дозволяють, важливо уникати самої головної помилки - гігантоманії.
Зі збільшенням діаметра змінюється не тільки продуктивність. Колони малого діаметра (25-30 мм) вимагають підвищеної уваги. У них проблематично використовувати насадку, відцентрувати флегму, що стікає з дефлегматора, та й взагалі домогтися хоча б впевненого відсікання «хвостів», не кажучи вже про утримання проміжних домішок.
Колони середнього діаметра (35-55 мм) спокійні і врівноважені, працюють чітко і передбачувано.
Колони великого діаметра (більше 57 мм) важче налаштувати на стабільну роботу, вони продуктивні, але схильні до різних болячок, що зводить до нуля користь від підвищеної швидкості. Великі колони страждають спонтанним каналообразования: при подачі стандартної потужності тиск в кубі не росте, і колонії не захлинається. При зміні насадки на більш дрібну все стабілізується, але продуктивність стає такою ж, як у значно менших за діаметром колон. Тому колони, починаючи з діаметра 57 мм, - це обладнання для досвідчених винокурів, бажаючих творчості.