Ректификационная колонна для спирта своими руками. Самогонный аппарат или ректификационная колонна — что лучше приобрести. Расчет параметров и подбор материалов

Ректификационной колонной называют устройство, отделяющее жидкости неодинаковой температуры кипения. Данный аппарат преимущественно используется в промышленности. Однако в домашних условиях можно собрать такое устройство, как ректификационная колонна, своими руками. Об этом далее подробнее.

Принцип действия

Указанное устройство работает по следующему алгоритму:

• В бак заправляют сырье, содержащее спирт.
• Нагревают его до кипения.
• В результате выделяется пар, который конденсируется вверху колонны и отводится в особый сосуд.
• Оставшаяся жидкость вновь двигается по кругу.

Необходимые составляющие

Качественная самодельная ректификационная колонна получается только из корректно подобранных материалов.

Для процесса сборки необходимы:

• Труба из нержавейки длиной до150 см, диаметром до 50 мм, толщина стенки - до 1 мм.
• Для изготовления дефлегматора потребуется термос. Его объем должен быть 0.5 - 0.75 л.
• Переходники для стыкования дефлегматора и трубы с крышкой куба.
• Утеплитель, при помощи которого будет осуществляться термоизоляция насадочного элемента колонны.
• Трубка диаметра от 4 до 6 мм, чтобы изготовить отводы для воды и холодильника.
• Кусок нержавейки листовой для того, чтобы изготовить опорные шайбы.
• Фторопласт для втулки термометра.
• Сверла разного диаметра.
• Электропаяльник, мощность которого 100 Вт.
• Электрическая дрель.
• Молоток.
• Плоскогубцы.
• Наждачный станок или насадка для электродрели.
• Газовая горелка.
• Напильник.
• Наждачная бумага.
• Флюс, припой (паяльная кислота).
• Шланг или гибкая трубка длиной 6 см.
• Термометр.
• Переходник для кранов.

Инструкция по сборке

В данном случае необходимы следующие действия:

1. Отрезать кусок трубы нужной длины. Затем снять фаски и отторцевать края.
2. Для соединения узла отбора дистиллята и трубы с крышкой устройства сделать переходники. В данном случае потребуется особое внимание. С одной стороны имеющийся переходник плотно должен вставиться в трубу, а с другой - снабжен резьбой, шаг которой 1,5-2 мм.
3. Изготовить для насадки опорные шайбы. Их диаметр обеспечит плотную посадку в трубу. Поэтому данный параметр отверстий должен соответствовать 3-4 миллиметрам. Вставить шайбу с одной стороны трубы. Это немаловажное действие. В месте, где труба присоединяется к емкости, следует припаять переходник. При этом необходимо предварительно тщательно зачистить место пайки. Залуженный переходник вставляется в трубу. Следует нагреть локус пайки газовой горелкой.

   

4. Соорудить насадки для колонны. Засыпать их в трубу и хорошенько ее встряхнуть, чтобы равномерно их уложить.
5. Вставить в трубу для насадки опорную шайбу. После этого поместить залуженный торец отбора. Нагреть локус спайки. Потом надеть теплоизолятор на трубу.
6. Теперь надо приступить к разборке термоса. Зачистите его дно наждачной бумагой. Это место надо залудить. Из жести соорудите скобку, а из стальной проволоки - петли. Их значение немаловажно. После этого заведите в отверстие скобы петли и скрутите при помощи плоскогубцев.
7. Затем нужно прибить к стене свободный конец проволоки, перед этим зажав его в тиски. Обеими руками взять термос и резко дернуть. Это нужно для того, чтобы дно слетело.

   

8. Сварочный шов, соединяющий крышку и колбу термоса, обточите по периметру. Эту процедуру считают законченной до появления небольшого зазора по всему краю. Отделите внутреннюю колбу термоса от внешней части.
9. Изготовьте дефлегматор. Для этой цели нужно снять дно и вакуумную крышку колбы. Делать это надо скрупулезно. Во внутренней колбе по задней стенке в центре просверлите отверстие, чтобы обеспечить внутрь доступ воздуха. Следует зачистить и залудить место отверстия, после чего в него вставить трубу и запаять. По центру дна термоса проделать еще одно отверстие. Надеть на колбу дно. Припаять трубку ко дну термоса. Это является значимым процессом.
10. Затем необходимо отлудить горловину термоса и узел отбора. После этого их вставить друг в друга и запаять. Для трубок подвода и отвода охлаждающей воды в нижней и верхней части внешней колбы термоса нужно проделать отверстия. Делать это следует аккуратно. Затем необходимо пропаять места стыков трубок. Для втулки термометра просверлите отверстие в узле отбора дистиллята. Это является немаловажным. В самой втулке проделайте дрелью отверстие по диаметру щупа термометра. Затем вставьте туда втулку и узел отбора.
11. После этого необходимо хорошо промыть все места спайки раствором пищевой соды. Затем следует дефлегматор прикрепить к колонне, после чего аппарат необходимо снова промыть водой.

    

Мини-вариант указанного приспособления

В настоящее время спросом пользуется небольшая ректификационная колонна. Устройство это доступно в сборке и занимает немного места. Чертежи промышленного производства ректификационной колонны являются сложными для обычных людей. Однако процесс выгонки спирта в домашних условиях может быть значительно проще. Схема ректификационной колонны промышленного формата требует множества тарелочек для полной очистки конечного продукта. Это довольно усложняет процесс сборки. Для того чтобы изготовить такой агрегат, как ректификационная колонна, своими руками в домашних условиях, потребуется наличие подручных средств. Охладитель можно сделать из медной трубки. Для этого нужно обмотать ею колонну ректификатора. Металлические мочалки делают из нержавейки. При эксплуатации их ресурс использования в ректификационной колонне является долгим. На имеющиеся 10 см трубы нужно взять по одной мочалке. Медицинский зажим от капельницы можно использовать в качестве краника на выходе системы. Схему ректификационной колонны обычно заканчивают трубкой для связи с атмосферным воздухом. Поэтому для этой цели идеально подходит тонкая медицинская игла от шприца.

Если коротко объяснить теорию изготовления спирта и ректификации, то это на самом деле многократная перегонка браги, осуществляемая в противоточных тарелочках. Вместо них обычно применяют любые элементы с большой площадью взаимодействия. Для изготовления в домашних условиях ректификационной колонны с диаметром от 3 до 5 см в качестве контактного элемента может выступать металлическая мочалка. Она должна заполнять все ее внутреннее содержимое. При работе ректификационной колонны медленно вниз стекает дистиллят, а вверх поднимаются спиртовые пары.

Ректификационная колонна, своими руками изготавливаемая: особенности сборки и проверки

Отдельные модели данного приспособления подразумевают использование кипятильника на 220 В и проточной холодной воды для охладителя. Все элементы приспособления могут между собой быть соединены посредством обычной пайки. Небольшие отклонения в параметрах при сборке столь полезного в хозяйстве аппарата мало повлияют на продукт выхода. Однако для повышения объемов спирта следует увеличить в несколько раз размеры ректификационной установки. К примеру, полутораметровая труба колонны обеспечит выход до 30 л спирта за каждые 24 ч. По окончании изготовления аппарата нужно смазать все соединения мыльным раствором и продуть. Таким образом, можно увидеть ненужные протечки в виде появления пузырей. Если водяной охладитель подсоединен к трубке подвода воды, после включения в полную силу, предварительно заглушив выход, определяют протечки в его системе уже под давлением.

Процесс получения спирта

В данном случае следует учесть некоторые критерии. Температура, при которой из браги в ректификационной колонне в домашних условиях можно получить спирт, варьируется в пределах от 82 до 84 °C. Это немаловажно знать. При 98 °C выгонку спирта нужно прекратить. Так как при такой температуре идет полным ходом испарение сивушных масел. За счет многократной перегонки спирта достигается его более полная очистка.

Итог

Все вышесказанное позволяет понять, что представляет собой данное приспособление. Также из этого можно сделать вывод о том, что ректификационная колонна своими руками в домашних условиях изготавливается без особых усилий. Для этого достаточно иметь желание и необходимые приспособления, которые понадобятся для создания указанного аппарата.

Безусловно, среди всех разновидностей самогонных аппаратов домашняя ректификационная колонна является одной из наиболее сложных как в эксплуатации, так и в изготовлении. Как правило, для самогоноварения в домашних условиях применяют колонны промышленного производства, которые можно приобрести почти без ограничений в каждом специализированном магазине. Однако, также вполне возможно сделать ее своими руками.

Для того чтобы сделать этот аппарат нужно иметь его схему и чертежи конструкции, а также знать главные принципы работы колонны и смысл процессов, происходящих в ней. А происходит здесь довольно много интересного - процедура ректификации от обычной дистилляции отличается своими химическими и физическими основами.

Ректификационная колонна: Принцип работы

В колонне, как и в простом дистилляторе, находятся и холодильник, и нагреватель, и регулятор, являющиеся рабочими и полноценными элементами. Однако от поверхности браги на пути спиртосодержащего пара до змеевика холодильника расположен еще один сложный узел, называющийся ректификационной колонной. Данный узел собой представляет высокую трубу, сечение которой больше ее размера в 40-60 раз. На схеме в разрезе показана как устроена спиртовая или бражная колонна для приготовления спирта.

Горячий пар по трубе поднимается вверх, охлаждается медленно по пути, конденсируется, и стекает вниз, назад в емкость. Конденсат во время движения сверху вниз контактирует с горячим паром, заново нагревается, и легкокипящие вещества опять превращаются в пар. Среди данных веществ находится и этиловый спирт.

Когда подобрать режим работы этой колонны так, чтобы пары спирта начинали на определенной высоте конденсироваться, в которой находится заборный патрубок, то в холодильник начнет поступать чистый спирт, без различных примесей. Через определенное время в этом устройстве начинается режим динамического равновесия, за счет разницы паровой фазы и теплоемкостей жидкости, помимо этого, жидкостно-паровая смесь начинает разделяться по химическому составу на фракции, от чего будет зависеть температура парообразования .

Непосредственно в самом верхнем участке скапливаются пары летучих примесей - ацетона, альдегидов и других ядовитых компонентов. Во время температуры колонны на верхнем термометре более 70 градусов они просто выходят в атмосферу, так как она с внешним воздухом соединена клапаном или патрубком и работает почти под атмосферным давлением.

Приблизительно на высоте три четверти от размера колонны начинают собираться пары спирта, которые и необходимо отобрать . Ниже - сивушные масла и другие элементы, у которых температура кипения больше спирта. На участке отбора спирта необходимо сохранять температуру в пределах 75-77 градусов, чтобы это можно было реализовать и потребуется значительный размер колонны, нежели объемнее зоны различных фракций, так проще отделить один элемент от другого.

Как сделать ректификационную колонну своими руками?

Сооружение ректификационной колонны в домашних условиях своими руками - это не миф. Это доказывают множественные фото и видео в интернете, а также посты на форумах. Даже когда они наполовину такие, как утверждают их владельцы, то этот агрегат стоит сделать. Однако необходимо учесть тот факт, что для как такового получения самогона ректификационная колонна, вне зависимости от того, промышленного или самодельного производства, не подходит.

Ректификационное устройство требуется для получения спирта с минимальным количеством добавок, в том числе и смол, и ароматических веществ, которые самогону придают особый привкус и аромат. Однако полученный спирт можно применять в качестве основы для каких-то алкогольных напитков сделанных в домашних условиях, не переживая за отравление эфирами и метилами или сивухой, способствующие сильному похмелью .

Для повторной перегонки обычного самогона или спирта-сырца, который получен на привычном дистилляторе для самогонщиков, ректификатор является незаменимой вещью. Ни одна система перегонки не сравнится с качеством полученного продукта.

Технология изготовления

В домашних условиях ректификационная колонна своими руками будет работать должным образом лишь, если ее высота будет составлять не меньше 1,9-2,1 метра при внутреннем диаметре 45-60 мм. Эта колонна сложная в эксплуатации, хранении и изготовлении. Желательно ее соорудить разборной, на резьбовых или ламповых соединениях, довольно удобно применять и муфты.

Муфтовое соединение не будет проблемой, когда у вас есть опыт работы на токарном станке. Иначе нужно будет воспользоваться платными услугами специалистов.

Принцип конструкции

Основные составные элементы ректификационной колонны следующие:

• холодильник-дефлегматор;
• корпус;
• термометры;
• тепловая изоляция;
• насадка (спиральная или тарельчатая).

В общей схеме непосредственно самогонного аппарата находится еще и емкость для браги, а также холодильник для конденсата, который собой представляет простой змеевик. Если грамотно смастерить ректификационную колонну, то ее будет можно поставить на любое самогонное устройство с баком объемом не меньше 20 л.

При меньших размерах можно будет лишь разогнать ее до рабочего состояния и получить пару литров спирта (от вероятного выхода процентов 50). Наилучший объем испарителя - 27-45 литров. Таким образом, удобней отрегулировать температуру процесса, которая во время ректификации считается одним из главных факторов.

Помимо этого, производство спирта в количестве до 9-12 литров занимает такое же количество времени на разгон и подготовку колонны, как и 4-6 литров. Чаще всего экономия времени также довольно важна для уменьшения себестоимости продукта.

Корпус

Корпус желательно изготовить из трех частей, приблизительно одинаковых по длине. Снизу к трубе из нержавейки для крепления на перегонный бак приваривается фланец с крепкой крышкой. Высота колонны довольно большая - приблизительно 2 метра. Оптимальное решение – это фланцевое соединение на герметичной прокладке. Фланцы обязаны быть приварены так, чтобы вся конструкция находилась в четко вертикальном положении, лишь в этом случае она будет работать, как нужно.

Элементы корпуса соединяются друг с другом резьбой или клампами - как удобнее. Самое важное, чтобы сохранялась герметичность. Наилучший материал для основной трубы - пищевая нержавеющая сталь .Этот материал имеет относительно низкую теплопроводность, а в колонне нежелательны потери тепла, вплоть до прохода в холодильник паров.

Две части снизу - это просто отрезки трубы. Здесь будут установлены насадки - приспособления, которые увеличивают площадь контакта жидкости и пара. Наиболее сложный самый верхний элемент конструкции, здесь:

• необходимо оборудовать проточный холодильник;
• предусмотреть воздушный клапан;
• гнездо для термометра;
• отводной патрубок.

Проточный холодильник занимает примерно половину части верхней 1/3 колонны. Наиболее простое решение - намотать поверх трубы нержавеющий или медный змеевик. Более сложный способ - это установить тот же змеевик, охладитель Димрота или шариковый холодильник вовнутрь трубы.

Для этой задачи можно приобрести трубу большего сечения, соединив с помощью переходника с нижней частью. Вариантов в этом случае большое количество - смысл один, дефлегматор обязан на пути пара обеспечить барьер и до достижения воздушного клапана преобразовать его в конденсат. Сюда обязаны попадать лишь пары с температурой не более 60 градусов. Когда холодильник не сможет справиться с его задачей, то в воздух одновременно с летучими элементами выйдет спирт.

Воздушный клапан ставится в самой верхней точке и требуется для выравнивания давления. Клапан можно и не ставить, а просто установить медную тонкую трубку (Ø4-5 мм). Наличие трубки потребует на всех стадиях ректификации особого контроля за температурой. Во время отбора голов Т=55–65 С обязана находиться на уровне заборного патрубка.

Отбор производится через патрубок, который врезается в корпус ниже холодильника с дистанцией 3-6 см от него. Он собой представляет простую трубку, куда подключается от медицинской капельницы силиконовый шланг.

Сделанная своими руками ректификационная колонна работает довольно медленно, главный забор происходит в капельном режиме. Это необходимо учитывать - изготовление 9-12 литров спирта может занять целый день .

Насадка

Данная часть колонны является одной из наиболее важных. Для ректификации применяются два типа насадок:

• спиральная, из стальной сетки, туго закрученной в спираль либо специальных проволочек, которые свиты в призматические спиральки, они просто засыпаются вовнутрь колонны;
• тарельчатая, в форме сетчатых или колпачковых элементов.

В первом случае снизу колонны ставится сетчатый фильтр, который не допускает выпадение насадки. Для изготовления своими руками ректификационной колонны наиболее эффективной считается тарельчатая насадка колпачкового типа. В данном случае необходимо работу начинать именно с покупки тарелок - размер корпуса обязан соответствовать их диаметру. Проще всего подобрать трубу под тарелки, нежели наоборот.

Сетчатые перегородки изготовить гораздо проще, для чего потребуется лишь набор сверл 2-3 мм и сверлильный станок или дрель. Перегородки изготавливаются из меди, латуни или нержавейки. На один метр высоты колонны их необходимо 8-10 штук.

Спирально призматические специальные насадки Панченкова (РПН), сетку либо аналоги нужно будет приобретать в специализированных магазинах. Самому их не получится изготовить . Выбирать сетки для мытья посуды не стоит - для них применяют неизвестные сплавы, которые смогут войти в реакцию с парами примесей или спирта.

Теплоизоляция

Колонну нужно защитить от теплопотерь на высоту не меньше нижнего среза дефлегматора. В качестве утепления можно выбрать любой эластичный теплоизолятор - трубчатые базальтовые фольгированные утеплители, пеноизол, пенополиуретан. Утепление - это довольно важный этап. Если избежать теплопотерь, то высоту фракционных слоев можно уменьшить на 10-20%. Причем концентрация вещества, в данном случае - спирта, в них повысится, четко сохраняя границы фракций.

Автоматизация ректификационной колонны

Довольно сложный процесс ректификации нуждается в постоянном наблюдении и присутствии человека. Качественная автоматика позволяет проводить ректификацию, без постоянного присмотра. Она дает возможность отобрать головные фракции в отдельную емкость, не допускает в товарный спирт попадания «хвостов».

Блок управления ректификацией (БУР) уменьшит мощность во время отбора, включит воду для охлаждения при необходимой температуре и автоматически снизит отбор в конце. После отбора хвостов отключит воду и нагрев. Простейший способ автоматизации – это монтаж старт стопа с клапаном, прекращающего отбор во время увеличения температуры в колонне, после восстановления температуры, возобновляется отбор. Для домашнего мини-спиртзавода дешевле приобрести автоматику на профильных форумах или собрать из китайских комплектующих.

Для домашнего производства крепких напитков необходима современная аппаратура, сделанная из качественного материала. В магазинах производители предлагают модели, которые делятся на дистилляторы и ректификаторы. Многих начинающих винокуров мучает вопрос: что лучше для домашнего самогоноварения - колонна или самогонный аппарат.

Принцип действия мало чем отличается, а вот конечный продукт у ректификационной колонны получается лучше и чище, а по крепости ему нет равных, т. к. это практически чистый спирт. Чтобы узнать, чем же отличаются эти аппараты, какие у них технические параметры, индивидуальные нюансы, имеются ли недостатки, надо прочитать эту статью.

Вся процедура перегонки состоит в теплообмене, который происходит в изделии, в процессе охлаждения сырец отделяется, а очищенная субстанция появляется на выходе из устройства. При разной температуре нагрева вы получаете разные вещества:

• t=+56 C - получим ацетон;
• t=+65 C - можно выделить метиловый спирт;
• и только при t=+78 C получается спирт-ректификат;
• если продолжать нагревание до температуры кипения воды и выше, например, до 100 градусов, то на выходе получим воду, приправленную сивушными маслами и всякими примесями.

Основа всего происходящего в колонне процесса - контакт жидкого и парообразного состояния различных веществ, в результате чего выделяются различные пары, которые оседают в дефлегматоре, и только спиртосодержащие проходят дальше.

В испарителе происходит дополнительный нагрев, но только до +78 градусов, поэтому все вредные примеси и вода конденсируются и остаются в устройстве. На разных участках изделия происходит индивидуальное взаимодействие паров и конденсата, а фракции различного температурного уровня выпадают в конденсат и стекают в нижнюю часть.

Колонна - это устройство, имеющее определенную высоту, с вытянутой по всей длине емкостью, поэтому получается различная температура: до самого верха доходят только спиртосодержащие пары, все остальные фракции выпадают в конденсат, т. к. температура меньше, чем нужно для их кипения. Вкус и крепость конечного продукта существенно отличается в лучшую сторону от самогона, пропущенного через стандартный дистиллятор.

Современные модели колонн отличаются весьма высокой производительностью, а спирт, появляющийся в результате ректификации, не имеет сивушного запаха и посторонних примесей.

Чем отличается самогонный аппарат от ректификационной колонны

Самое главное отличие: стандартный аппарат для домашнего самогоноварения состоит из перегонного куба и змеевика-холодильника, где происходит конденсация спиртосодержащих паров. В некоторых моделях присутствует сухопарник, где происходит качественное отделение примесей и ароматизация паров для получения элитного алкоголя в виде бренди или виски.

Колонна же - довольно сложное устройство, она в основном предназначена для очистки уже полученного самогона, чтобы устранить все мельчайшие посторонние вкрапления и получить чистый спирт. Конструкция выполняется из нержавеющей стали, меди или латуни, т. к. внутри происходят весьма сложные высокотемпературные процессы и стойкость к коррозии должна быть довольно высокой.
Нижняя часть колонны называется царгой, а верхняя - охладителем или дефлегматор, потому что именно там происходит окончательное отделение различных флегм. В его крышке имеется трубка для связи с окружающей средой, чтобы внутреннее давление не превысило допустимого значения. Все нюансы работы мы уже обсуждали, поэтому опускаем.

Изделие устанавливается на перегонный бак или куб, а все соединения должны быть идеально герметичны. В самой верхней части находится отводная трубка для паров спирта, лучший вариант, когда и она имеет дополнительный холодильник. Высота изделия приличная, некоторые образцы до 2 м, поэтому такая конструкция может не поместиться в помещении: 2м + бак + плита. Лучший вариант — нагревать бак на специальной плите для самогоноварения: она имеет малые габариты, как настольная электроплита.

Брагу перегонять через колонну не рекомендуют, хотя сегодня производители уже освоили выпуск усовершенствованных образцов, которые справляются и с таким применением. Вердикт прост: самогонные аппараты предназначены для перегонки спирта-сырца, а колонна может очистить его практически полностью от запаха и вредных примесей.

Помните! Ректификационную колонну используют для получения чистого спирта, а если вы хотите делать ракию, бренди, где нужен аромат и специфический привкус исходного продукта, то используйте только самогонный аппарат.

Типы самогонных аппаратов и ректификационных колонн

Всего в мире существуют два основных типа устройств для практического самогоноварения:

1. Спиртосодержащие пары отводятся в сторону для охлаждения - сразу в змеевик или через сухопарник.
2. Пары отводятся вверх в ректификационное устройство, где происходит отделение примесей, полная очистка от запахов и последующее охлаждение.

Классические устройства подразделяют по системе охлаждения: при помощи змеевика или прямоточные, где охлаждающим элементом является корпус холодильника.

Колонны делят по количеству получаемого конечного продукта:

• простые, обеспечивающие разделение исходного сырья на два конечных продукта - ректификат и осадок;
• сложные - они обеспечивают разделение более, чем на два продукта, колонны с отбором дополнительных фракций в виде боковых погонов и из специальных отпарных стриппингов.

Существует также разделение по назначению, величине давления, принципу действия или организации контакта внутри конструкции.

Кроме этого, колонны делятся на полные и неполные. Неполные изделия делятся еще на два вида:

1. Бражная или отгонная колонна, которая действует по такому принципу: на верхнюю тарелку попадает спиртосодержащий пар, а из куба выходит чистая вода. Конденсат выпадает в холодильнике, а дефлегматор не устанавливается.
2. В спиртовых колоннах все происходит зеркально: под нижнюю тарелку подается пар. Из верхней части отводится спирт, а снизу - остаток с водой, дефлегматор выполняет функцию питания жидкой средой. Такие колонны устанавливаются на аламбики.

Первые не предназначены для получения чистого спирта, а второй вариант не применяется для получения чистой воды.

Характеристики обоих устройств

Всем известно, что основное назначение самогонного аппарата - это получение спиртосодержащей жидкости из браги путем ее перегонки и последующей очистки. Основными техническими параметрами являются:

Объем

Именно он влияет на масштаб производства в домашних условиях, поэтому выбор изделия основан на этом параметре: чем больше браги, тем больше литров спирта-сырца, который очищают различными методами или осуществляют повторную перегонку.

Материал

В основном все детали современных моделей выполнены из пищевой или медицинской нержавеющей стали. В производстве используются такие марки:

• AISI 304 благодаря довольно высоким очищающим свойствам применяется в медицине, на молочных фермах и аналогичных заводах;
• сталь марки 430 имеет низкое качество, но зато изделия из нее можно нагревать на индукционных плитах;
• сплавы с медью и комбинации сталей разных марок встречаются у многих моделей самогонных аппаратов отечественного и зарубежного производства.

В самодельных устройствах пока еще используется алюминий, но он уже практически вытесняется более надежными материалами. Змеевики изготавливают из меди или латуни, только элитные аппараты под названием аламбики, которые применяются для производства домашнего элитного алкоголя, выполнены полностью из меди.

Дополнительные устройства

К ним относятся термометр, спиртометр, сухопарник, дефлегматор и другие, помогающие контролировать процесс перегонки. Повторное очищение дает хороший результат, но его не проводят в том случае, когда надо получить ароматный напиток с запахом.

Технические характеристики универсальных ректификационных колонн для наглядности лучше представить в виде небольшой таблицы:

Все уплотнительные соединения в колонне выполнены из высокотемпературного пищевого силикона с гарантийным сроком эксплуатации не менее 10-20 лет, температура допускается до +150°С.

Преимущества и недостатки

Стандартный аппарат для производства самогона имеет следующие плюсы:

1. Простейшая конструкция, принцип действия понятен всем пользователям, можно изготовить самостоятельно без больших финансовых затрат.
2. Большое количество рецептов, которое идет в комплекте с готовой моделью, но можно значительно расширить их, изучив рецептуру в интернете.
3. Высокая надежность конструкции и всех материалов.
4. Низкая стоимость, которая особенно влияет на широкую доступность для всех слоев населения.

Ректификационные колонны имеют свои преимущества:

1. Получение чистого продукта без запаха и посторонних примесей.
2. Крепость конечного продукта намного выше, чем у простого аппарата.
3. Применяется для выделения спиртосодержащей жидкости из браги на основе сахара, т. к. именно там много посторонних примесей и запаха.

В сравнении классический аппарат имеет больше негативных особенностей:

• невысокая производительность;
• низкий процент содержания спирта - не более 70%;
• малая степень очистки при первичной перегонке;
• опасность при несоблюдении мер безопасности.

У ректификационных колонн только один недостаток - большая высота конструкции.

Что лучше выбрать

Если сравнивать конструкцию классического изделия для самогоноварения и ректификационную колонну, то разница ощутимая, да и используют их для разных целей. Поэтому ваш выбор будет напрямую зависеть от целей, а также от того, что вы собираетесь перегонять:

1. Для винной браги, а также на основе ягод и фруктов лучше использовать самогонный аппарат.
2. Для браги из сахара лучше применять колонну, т. к. конечный продукт получается чистый и без запаха.

Сегодня в продаже имеются модели универсальных изделий, которые могут работать в качестве простого дистиллятора или как мощная ректификационная колонна.

Особым спросом у опытных винокуров пользуются устройства, сделанные немецкими производителями, имеющими дополнительную царгу, которая вкручивается в дистиллятор. Например, колонна и аппарат имеют одинаковую производительность 2 л/ч, но вот продукт получается довольно разный:

• плотность или крепость у классического изделия всего 60%, а у колонны - 96%;
• уровень очистки у дистиллятора в 60 раз ниже, чем у колонны.

Самогонные аппараты практичнее из-за своих габаритов, а колонны намного выше - самая компактная будет около метра в высоту.

Если сравнивать производительность разных изделий, то классика выдает 2 л в час спирта-сырца, а колонна - 2 л чистого спирта 96,6% или в пересчете на 60% самогон - 6-7 л. Поэтому при покупке надо определиться, что для вас важнее - чистота конечного продукта или простое использование изделия в любом месте. Финансовые возможности также играют важную роль.

Выводы

Если говорить о чистоте конечного продукта, то ректификационные колонны на голову выше простого самогонного аппарата, но большое значение имеет финансовая сторона. Каждый пользователь выбирает для себя необходимую модель, мы же бесстрастно констатируем, что классика жанра все-таки проигрывает техническому прогрессу в лице более продуктивной ректификационной колонны по основным техническим показателям.

В 80-х годах XIX века, когда самогонное дело начало набирать популярность среди любителей алкоголя, никто и представить не мог, что ректификационные колонны, которые приносили огромное количество чистого спирта, при малых затратах, станут доступны рядовому любителю по вменяемой цене.

Для получения самогона, очистки браги, дистилляции, применяют ректификационной колонны . Тем не менее, конструкция этого устройства проста и его можно сделать своими руками, тем самым сведя затраты на аппаратуру к минимуму.

Рассмотрим, как сделать её своими руками, какие можно применять материалы, как сконструировать отдельные элементы и интегрировать в самогонный аппарат.

Для начала разберёмся, что такое ректификация:

• Это процесс, когда из смеси выделяется один компонент под действием давления и температуры.
• Нагревающий элемент испаряет брагу, которая проходит через фильтры.
• Часть её возвращается назад, а часть проходит дальше.
• Так происходит из-за жидкости, которая поступает на изгибе трубки.
• Она конденсирует часть раствора и возвращает назад.
• Более легкая летучая часть проходит дальше, в последний сегмент, где находится поток воды.

Конечный продукт осаждается в сосуде.

Медная

Стандартная структура, которая подразумевает медную конструкцию в качестве основы. Такой материал как медь обладает отличными характеристиками теплопроводности, сжатия-расширения.

Внимание! Медь не добавляет вредные примеси и осадки в раствор, что делает её эталонным материалом.

Тем не менее, у меди есть один весомый минус – как и любой металл, она окисляется и приобретает зеленоватый цвет.

Коррозионные процессы негативно влияют на качество и чистоту продукта. Так же окисляются металлические фильтры внутри трубки и вся конструкция становится непригодной.

Из полипропилена

Также распространённый вариант.

Полипропилен материал, используемый в сантехнике:

1. Он стоит дешевле и доступен в любой строительном магазине.
2. Он не портится в ходе множества циклов нагрева-охлаждения и не трескается от перепада температур.
3. Из-за большого количества форм можно соорудить конструкцию с любым изгибом.

Минусом является попадание примесей в раствор, так как часть полипропилена испаряется в ходе нагревания.

Из фитингов сантехники

Бюджетный вариант для любителей конструкторов.

Фитинги – это металлические закручивающиеся переходники для коммутации труб и шлангов.

Из них можно соорудить колонну, закрутив в определённом порядке. Металл для таких элементов может применяться любой (в том числе и нержавеющий). Минусов у такой конструкции практически нет, за исключением того, что на сбор и коммутацию уйдёт больше времени.

Справка! Хорошая колонна будет состоять из всех вышеописанных материалов, сочетая в себе плюсы и нивелируя минусы.

Как сделать своими руками?

В первое время, когда самогонное дело только начало развиваться, аппараты делали из всего, что было под ногами, поэтому качество самогона было соответствующее.

С развитием отрасли, любители научились делать продукцию всё лучшего и лучшего качества, модернизируя установки и дополняя стандартные конструкции новыми элементами.

Перегонный куб

Для того, чтобы сконструировать куб своими руками, понадобится выполнить сварочный шов на листе нержавеющей стали, предварительно согнув его в цилиндр.

Днище так же можно выполнить, приварив лист слили и обрезав ножницами по металлу (можно оставить лист необрезанным для большей устойчивости). Припоем послужит олово.

Герметичную крышку можно соорудить своими руками, обклеив стык резиной, или использовать крышку от кастрюли.

Справка! Куб можно полностью выполнить из кастрюли или металлического бидона, если крышка предусматривает возможность соединения со всей остальной конструкцией.

Как сделать перегонный куб своими руками рассказывается на видео:

Царга

Царга представляет собой обычный фильтр, соорудить который можно из обыкновенного водного смесителя или пластикового стакана, в который будет утрамбована металлическая губка для мытья посуды.

Несколько критериев, которые важны для хорошей царги:

• наличие входа и выхода,
• возможность отсоединять ее, чтобы сменить фильтр,
• возможность легко заменить корпус конструкции в случае поломки (поэтому рекомендуется использовать пластиковые стаканы).

Даже небольшое изменение диаметра колонны серьезно влияет на параметры. Для оценки достаточно помнить, что номинальные мощность (Вт) и производительность (мл/час) численно равны площади поперечного сечения колонны (кв. мм), а значит, пропорциональны квадрату диаметра.

Насадка

В качестве насадки применяется регулярная проволочная медная насадка , тем не менее можно использовать обычную металлическую губку .

От материала насадки будет зависеть чистота конечного изделия и длительность процесса ректификации. Можно соорудить многослойную насадку, комбинируя несколько элементов и материалов.

Узел отбора

Узел отбора находится на изгибе, в котором не происходит разделение первоначальной смеси, поступающей воды, конечного продукта.

Выполнить его желательно из меди, так как пластиковые конструкции имеют свойство к расширению под воздействием температуры, а изменение траектории движения раствора может затянуть процесс ректификации, или вовсе остановить его.

Справка! Например, давления и температуры недостаточно для того, чтобы летучая часть жидкости смогла преодолеть изгиб и осаждаться в сосуде. Тем не менее, более пологий изгиб позволит ей легко проходить и накапливаться.

Идеальным материалом для узла отбора является медь или нержавеющая сталь.

Элементы конструкции можно приобрести в тематических специализированных магазинах, или в отделе сантехники, выбрав то, что подходит конкретно для вашей конструкции.

На видео рассказывается, как сделать узел отбора своими руками:

Дефлегматор

Дефлегматор это своего рода продвинутый фильтр:

• Он установлен в непосредственной близости к узлу отбора и служит для того, чтобы возвращать часть раствора назад.
• Вода, поступающая внутрь конденсирует тяжёлые элементы раствора и отделяет ненужные части от нужных.

Дефлегматор можно выполнить из металла, железа, стали, или из стекла, так как она отлично отдает тепло и будет способствовать быстрой конденсации пара.

Холодильник

Чаще всего в самогонных аппаратов используются холодильные установки класса “холодильник-змеевик” . Такое название он получил потому, что внутри находится металлическая спираль, которая служит для циркуляции жидкости. Невооружённым взглядом она напоминает змею, которая свернулась в клубок по диагонали.

Работа холодильника состоит в пропускании жидкости через себя и передачи её внутрь самогонного аппарата. Исходя из этого, материал стенок желательно делать неметаллическим, так как металл долго охлаждается и хуже передаёт тепло.

Наилучшим материалом будет:

• пластик,
• стекло,
• полимер.

Холодильник должен содержать всего два отверстия – вход и выход жидкости.

Между металлической спиралью и стенками холодильника должна быть вода или другая жидкость, хорошо пропускающая температуру, так как именно эта конфигурация позволяет максимально быстро поглощать тепло и понижать температуру.

Как изготовить простейший холодильник для самогонного аппарата рассказывается на видео:

Царга пастеризации (опционально)

Царга пастеризации – это конечный элемент самогонного аппарата, который служит для осаждения и фильтрации конечно жидкости:

• Представляет собой трубу, покрытую теплоизоляционным материалом, на выходе из которой находится фильтр.
• Именно оттуда, капля за каплей, жидкость будет попадать в сосуд.

Конструкция такой царги незамысловатая – труба из полипропилена или ПВХ, обшитая любым теплоизоляционным материалом, на конце которой можно установить стандартную царгу.

Автоматика

Едва ли не самый сложный элемент конструкции, который может усилить КПД и увеличить общую производительность самодельного аппарата.

Автоматическая система управления может самостоятельно контролировать процессы, происходящие в аппарате, включать и выключать его, сигнализировать о готовности.

К элементам автоматического управления также относятся сенсорные анализаторы:

• датчик давления;
• датчик температуры;
• показатели расхода электроэнергии и жидкости;
• прочее.

Одной универсальной схемы нет, так как все самодельные аппараты имеют разную конструкцию, длину, высоту, объём и прочие характеристики.

Важно! Автоматику могут установить только опытные пользователи, которые имеют понятие о электронных цепях, устройстве микросхемы, процессе спайки и коммутации автоматических элементов. Намного проще приобрести готовую автоматику для самогонного аппарата, после чего подсоединить её к конструкции.

Плюс в том, что человек экономит время. Ему нужно просто описать конструкцию своего аппарата продавцу, который подберет для него оптимальную автоматическую контрольную панель.

Устройство самодельного самогонного аппарата

Обычно самодельный самогонный аппарат состоит из:

1. источника огня, который нагревает сосуд с брагой;
2. после прохождения точки кипения пар попадает в змеевик, который заполнен охлаждающей жидкостью;
3. температуру в змеевике поддерживает холодильник;
4. после выхода из змеевика самогон попадает в царгу, где фильтруется и выливается в сосуд.

Важно! Не экономьте а фильтрах! Чем больше их будет, тем лучше. Некоторые исходные вещества не так хороши и чисты, какими их описывают производители, а на выходе получается продукция ужасного качества.

Чтобы компенсировать убыток от самого “грязного” исходника, рекомендуется ставить фильтры на входе и выходе каждого элемента.

Как сделать и собрать простейший самогонный аппарат в домашних условиях рассказывается на видео:

Подведем краткие итоги: сделать конструкцию можно своими руками.

Каких-то сложных инженерных конструкций в ней нет, а значит самодельная колонна практически ничем не будет отличаться покупной, материалы для колонн и можно выбирать любые от материал внешней стенки будет зависеть параметры теплопередачи, расширение и сужение пропускного канала вследствие термических перепадов.

Внимание! Источник нагрева и фурнитура могут быть любые, тем не менее от качества всех деталей будет зависеть чистота и крепость конечного продукта.

Надеемся, что наша статья помогла вам разобраться в том, что из себя представляет ректификационная колонна, какое имеет строение, какие процессы в ней происходят и из каких материалов ее делать.

Рано или поздно почти каждый любитель самодельного алкоголя задумывается о приобретении или изготовлении ректификационной колонны (РК) – устройства для получения чистого спирта. Начинать нужно с комплексного расчета базовых параметров: мощности, высоты, диаметра царги, объема куба и т.д. Эта информация будет полезна как желающим сделать все элементы своими руками, так и собравшимся купить готовую ректификационную колонну (поможет определиться с выбором и проверить продавца). Не затрагивая конструктивных особенностей отдельных узлов, мы рассмотрим общие принципы построения сбалансированной системы для ректификации в домашних условиях.

Характеристики трубы (царги) и насадки

Материал. Труба во многом определяет параметры ректификационной колонны и требования ко всем узлам аппарата. Материалом для изготовления царги является хромоникелевая нержавеющая сталь – «пищевая» нержавейка.

Благодаря химической нейтральности пищевая нержавеющая сталь не оказывает воздействия на состав продукта, что и требуется. На спирт перегоняют сырец из сахарной браги или отходы дистилляции («головы» и «хвосты»), поэтому главной целью ректификации является максимальная очистка выхода от примесей, а не изменение органолептических свойств спирта в ту или иную сторону. Использовать медь в классических ректификационных колоннах неуместно, поскольку этот материал слегка изменяет химический состав напитка и подходит для производства дистиллятора (обычного самогонного аппарата) или бражной колонны (частный случай ректификации).

Толщина. Царгу делают из нержавеющей трубы с толщиной стенки 1-1,5 мм. Более толстая стенка не нужна, так как это приведет к удорожанию и утяжелению конструкции без получения каких-либо преимуществ.

Параметры насадки. Говорить о характеристиках колонны без привязки к насадке не корректно. При ректификации в домашних условиях используют насадки с площадью контактной поверхности от 1,5 до 4 кв. м/литр. С увеличением площади контактной поверхности возрастает и разделяющая способность, но падает производительность. Уменьшение площади приводит к снижению разделяющей и укрепляющей способности.

Производительность колонны вначале растет, но потом для поддержания крепости выхода оператор вынужден понижать скорость отбора. Это значит, что существует некий оптимальный размер насадки, который зависит от диаметра колонны и позволят достичь наилучшего сочетания параметров.

Размеры спирально-призматической насадки (СПН) должны быть меньше внутреннего диаметра колонны примерно в 12-15 раз. Для диаметра трубы 50 мм – 3.5х3.5х0.25 мм, для 40 – 3х3х0.25 мм, а для 32 и 28 – 2х2х0.25 мм.

В зависимости от поставленных задач целесообразно использовать разные насадки. Например, при получении укрепленных дистиллятов часто применяют медные кольца диаметром и высотой 10 мм. Понятно, что в этом случае целью является не разделяющая и укрепляющая возможность системы, а совершенно другой критерий – каталитическая способность меди устранять из спирта сернистые соединения.

Не стоит ограничивать арсенал одной, пусть даже самой лучшей насадкой, таких просто нет. Есть наиболее подходящие для решения каждой конкретной задачи.

Даже небольшое изменение диаметра колонны серьезно влияет на параметры. Для оценки достаточно помнить, что номинальные мощность (Вт) и производительность (мл/час) численно равны площади поперечного сечения колонны (кв. мм), а значит, пропорциональны квадрату диаметра. Обращайте на это внимание при выборе царги, всегда считайте внутренний диаметр и по нему сравнивайте варианты.

Зависимость мощности от диаметра трубы

Высота трубы. Для обеспечения хорошей удерживающей и разделительной способности, не зависимо от диаметра, высота ректификационной колонны должна быть от 1 до 1,5 м. Если меньше – не хватит места для накопленных в ходе работы сивушных масел, в результате сивуха начнет прорываться в отбор. Еще один недостаток – головы будут нечетко разделяться на фракции. Если высота трубы больше – это не приведет к существенному улучшению разделяющей и сдерживающей способности системы, но увеличит время перегона, а также количество «голов» и «подголовников».Другими словами, с увеличением высоты трубы прибавка к разделяющей способности ректификационной колонны на каждый дополнительный сантиметр снижается. Эффект от увеличения трубы с 50 см до 60 см на порядок выше, чем со 140 см до 150 см.

Объем куба для ректификационной колонны

Чтобы повысить выход качественного спирта, но не допустить переполнения сивухой колонны, навалку (наполнение) спирта-сырца в кубе ограничивают в диапазоне 10-20 объемов насадки. Для колонн высотой в 1,5 м и диаметром 50 мм – 30-60 л, 40 мм – 17-34 л, 32 мм – 10-20 л, 28 мм – 7-14 л.

С учетом заполнения куба на 2/3 объема, для колонны внутренним диаметром царги 50 мм подойдет 40-80 литровая емкость, для 40 мм – 30-50 литровая, для 32 мм – 20-30 литровый куб, а для 28 мм – скороварка.

При использовании куба объемом ближе к нижней границе рекомендованного диапазона можно смело убрать одну царгу и уменьшить высоту до 1-1,2 метра. В результате сивухи будет относительно мало для прорыва в отбор, а вот объем «подголовников» заметно уменьшится.

Источник и мощность нагрева колонны

Тип плиты. Самогонное прошлое не дает покоя многим новичкам, которые считают, что если раньше использовали для нагрева самогонного аппарата газовую, индукционную или обычную электрическую плиту, то можно оставить этот источник и для колонны.

Процесс ректификации существенно отличается от дистилляции, всё намного сложнее и костер не подойдет. Нужно обеспечить плавную регулировку и стабильность подаваемой мощности нагрева.

Электроплитки, работающие по терморегулятору в режиме старт-стоп, не используются, потому что как только произойдет кратковременное отключение питания, пар перестанет идти в колонну, а флегма рухнет в куб. В таком случае придется начать ректификацию заново – с работы колонны на себя и отбора «голов».

Индукционная плита – крайне грубый аппарат со ступенчатым изменением мощности по 100 -200 Вт, а при ректификации нужно менять мощность плавно, буквально по 5-10 Вт. Да и стабилизировать нагрев независимо от колебания напряжения на входе вряд ли получится.

Газовая плита при залитом в куб 40-процентном спирте-сырце и 96-градусоном продукте на выходе представляет смертельную опасность, не говоря уже о колебании температуры нагрева.

Оптимальное решение – врезать в куб колонны тэн нужной мощности, а для регулировки использовать реле со стабилизацией выходного напряжения, например, РМ-2 16А. Можно взять и аналоги. Главное получить на выходе стабилизированное напряжение и возможность плавно менять температуру нагрева по 5-10 Вт.

Подаваемая мощность. Чтобы нагреть куб за приемлемое время, нужно исходить из мощности 1 кВт на 10 литров спирта-сырца. Значит, для 50 л куба, заполненного на 40 литров, требуется минимум 4 кВт, 40 л – 3 Квт, 30 л – 2-2.5 кВт, 20 л – 1.5 кВт.

При одном и том же объеме кубы могут быть низкими и широкими, узкими и высокими. Выбирая подходящую емкость, нужно учитывать, что зачастую куб используется не только для ректификации, но и при дистилляции, поэтому исходят из самых жестких условий, чтобы подводимая мощность не приводила к бурному пенообразованию с выбросами брызг из куба в паропровод.

Опытным путем установлено, что при глубине размещения тэна около 40-50 см нормальное кипение происходит в случае, если на 1 кв. см зеркала навалки приходится не более 4-5 Вт мощности. При уменьшении глубины допустимая мощность увеличивается, а при увеличении – уменьшается.

Есть и другие факторы, влияющие на характер кипения: плотность, вязкость и поверхностное натяжение жидкости. Бывает, что выбросы происходят в конце перегонки браги, когда увеличивается плотность. Поэтому вести процесс ректификации на границе дозволенного диапазона всегда чревато неприятностями.

Распространенные цилиндрические кубы имеют диаметр 26, 32, 40 см. Исходя и допустимой мощности на площадь поверхности зеркала кубовой навалки 26 см куб, будет нормально работать при мощности нагрева до 2,5 кВт, для 30 см – 3.5 кВт, 40 см – 5 кВт.

Третьим фактором, определяющим мощность нагрева, является использование одной из царг колонны без насадки в качестве сухопарника для борьбы с брызгоуносом. Для этого нужно, чтобы скорость пара в трубе не превышала 1 м/с, при 2-3 м/с защитный эффект ослабевает, а при больших значениях пар будет гнать флегму вверх по трубе и забрасывать в отбор.

Формула для расчета скорости пара:

V = N * 750 / S (м/сек),

• N – мощность, кВт;
• 750 – парообразование (куб. см/сек кВт);
• S – площадь поперечного сечения колонны (кв. мм).

Труба диаметром 50 мм справится с брызгоуносом при нагреве до 4 кВт, 40-42 мм – до 3 кВт, 38 – до 2 кВт, 32 – до 1,5 кВт.

Исходя из вышеперечисленных соображений, выбираем объем, размеры куба, мощность нагрева и дистилляции. Все эти параметры согласованы с диаметром и высотой колонны.

Расчет параметров дефлегматора ректификационной колонны

Мощность дефлегматора определяется в зависимости от типа ректификационной колонны. Если строим колонну с жидкостным отбором или паровым ниже дефлегматора, то необходимая мощность должна быть не меньше номинальной мощности колонны. Обычно в этих случаях в качестве конденсатора применяют холодильник Димрота с утилизационной мощностью 4-5 Ватт на 1 кв. см поверхности.

Если колонна с отбором по пару выше дефлегматора, то расчетная мощность составляет 2/3 от номинальной. В этом случае можно применить Димрот или «рубашечник». Утилизационная мощность рубашечника ниже, чем у димрота и составляет около 2 Ватт на квадратный сантиметр.

Далее все просто: номинальную мощность делим на утилизационную. Например, для колонны с внутренним диаметром 50 мм: 1950 / 5= 390 кв. см площади Димрота или 975 кв. см «рубашечника». Значит, холодильник Димрот можно сделать из трубки 6х1 мм длинной 487 / (0.6 * 3.14) = 2.58 см для первого варианта, с учетом коэффициента запаса 3 метра. Для второго варианта умножаем на две трети: 258 * 2 / 3 = 172 см, с учетом коэффициента запаса 2 метра.

Рубашечник для колонны 52 х 1 – 975 / 5.2 / 3.14 = 59 см * 2/3 = 39 см. Но это для помещений с высокими потолками.

Расчет прямоточного холодильника

Если прямоточник применяется как доохладитель в ректификационной колонне с жидкостным отбором, то выбирают самый маленький и компактный вариант. Достаточно мощности в 30-40% от номинальной мощности колонны.

Изготавливают прямоточный холодильник без спирали в зазоре между рубашкой и внутренней трубой, потом запускают отбор в рубашку, а охлаждающую воду подают по центральной трубе. В этом случае рубашку наваривают на трубу подачи воды в дефлегматор. Это мелкий «карандашик» длинной около 30 см.

Но если один и тот же прямоточник используется как при дистилляции, так и при ректификации, являясь универсальным узлом, исходят не из потребности РК, а из максимальной мощности нагрева при дистилляции.

Для создания турбулентного потока пара в холодильнике, позволяющего обеспечить интенсивность теплопередачи не меньше 10 Ватт/кв. см, необходимо обеспечить скорость пара около 10-20 м/с.

Диапазон возможных диаметров достаточно широк. Минимальный диаметр определяется из условий не создания большого избыточного давления в кубе (не более 50 мм вод столба), а максимальный расчетом числа Рейнольдса, исходя из минимальной скорости и максимального коэффициента кинематической вязкости паров.

Чтобы не вдаваться в ненужные подробности, приведем самое распространенное определение: «Для того, чтобы в трубе поддерживался турбулентный режим движения пара, достаточно, чтобы внутренний диаметр (в миллиметрах) был не больше 6-кратной мощности нагрева (в киловаттах)».

Для предотвращения завоздушивания водяной рубашки необходимо поддерживать линейную скорость воды не ниже 11 см/с, но чрезмерное увеличение скорости потребует большого давления в водопроводе. Поэтому оптимальным считается диапазон от 12 до 20 см/с.

Чтобы сконденсировать пар и охладить конденсат до приемлемой температуры, нужно подавать воду при 20°C в объеме около 4.8 куб см/с (17 литров в час) на каждый киловатт подводимой мощности. При этом вода нагреется на 50 градусов – до 70°C. Естественно, зимой воды понадобится меньше, а при использовании автономных систем охлаждения, примерно в полтора раза больше.

На основании предыдущих данных можно рассчитать площадь поперечного сечения кольцевого зазора и внутренний диаметр рубашки. Нужно учитывать и доступный сортамент труб. Расчеты и практика показали, что зазор в 1-1.5 мм вполне достаточен для соблюдения всех необходимых условий. Этому соответствуют пары труб: 10х1 – 14х1, 12х1 – 16х1, 14х1 – 18х1, 16х1 – 20х1 и 20х1 – 25х1.5, которые перекрывают весь диапазон мощностей, применяемых в домашних условиях.

Есть еще одна немаловажная деталь прямоточника – спираль, навитая на паровую трубу. Делается такая спираль из проволоки диаметром, обеспечивающим зазор в 0.2-0.3 мм до внутренней поверхности рубашки. Навивается с шагом равным 2-3 диаметрам паровой трубы. Основное предназначение – центрирование паровой трубы, в которой при работе температура выше, чем в трубе рубашки. Это значит, что в следствии теплового расширения паровая труба удлиняется и изгибается, прислоняясь к рубашке, возникают мертвые зоны, не омываемые водой охлаждения, в результате эффективность холодильника резко падает. Дополнительными плюсами навивки спирали являются удлинение пути и создание турбулентности охлаждающего потока воды.

Грамотно выполненный прямоточник может утилизировать до 15 Ватт /кв. см площади теплообмена, что подтверждено опытным путем. Для определения длины охлаждаемой части прямоточника воспользуемся номинальной мощностью в 10 Вт /кв. см (100 кв. см/кВт).

Необходимая площадь теплообмена равна мощности нагрева в киловаттах, умноженной на 100:

S = P * 100 (кв. см).

Длина внешней окружности паровой трубы:

Lокр = 3.14 * D.

Высота рубашки охлаждения:

H = S / Lокр.

Общая формула расчета:

H = 3183 * P / D (мощность в кВт, высота и внешний диаметр паровой трубы в миллиметрах).

Пример расчета прямоточника

Мощность нагрева – 2 кВт.

Возможно применение труб 12х1 и 14х1.

Площади сечения – 78,5 и 113 кв. мм.

Объем пара – 750 * 2=1500 куб. см /с.

Скорости пара в трубах: 19,1 и 13,2 м/с.

Труба 14х1 выглядит предпочтительней, так как позволяет иметь запас по мощности, оставаясь в рекомендованном диапазоне скорости пара.

Парная труба для рубашки – 18х1, кольцевой зазор составит 1 мм.

Скорость подачи воды: 4,8 * 2= 9.6 см3/с.

Площадь кольцевого зазора – 3.14 / 4 * (16 * 16 – 14 * 14) = 47.1 кв. мм = 0,471 кв. см.

Линейная скорость – 9.6 / 0.471 = 20 см/с – значение остается в рекомендованных пределах.

Если бы кольцевой зазор был 1,5 мм – 13 см/с. Если 2 мм, то линейная скорость упала бы до 9.6 см/с и пришлось бы подавать воду выше номинального объема, исключительно для того, чтобы не завоздушивался холодильник, – бессмысленная трата денег.

Высота рубашки – 3183 * 2 / 14 = 454 мм или 45 см. Коэффициент запаса не нужен, все учтено.

Итог: 14х1-18х1 с высотой охлаждаемой части 45 см, номинальный расход воды – 9.6 куб. см/с или 34.5 литра в час.

При номинальной мощности 2 кВт нагрева холодильник будет выдавать 4 литра спирта в час с хорошим запасом.

Эффективный и сбалансированный прямоточник при дистилляции должен иметь соотношения скорости отбора к мощности нагрева и расходу воды на охлаждение 1 литр/час – 0,5 кВт – 10 литров/час. Если мощность выше, будут большие теплопотери, малая – полезная мощность нагрева снизится. Если расход воды выше, прямоточник имеет неэффективную конструкцию.

Ректификационную колонну можно использовать в качестве бражной. Оборудование для бражных колонн имеет свои особенности, но вторая перегонка отличается в основном технологией. Для первой перегонки особенностей больше и отдельные узлы могут оказаться не применимыми, но это тема для отдельного разговора.

Исходя из реальных домашних потребностей и существующего асортимента труб, рассчитаем по приведенной методике типовые варианты ректификационной колонны.

P.S. Выражаем благодарность за систематизацию материала и помощь в подготовке статьи пользователю нашего форума .