Изготовление и применение дефлегматора Димрота

06 апреля 2018
фото холодильника Димрота

Холодильник Димрота – один из самых часто встречаемых узлов в домашних бражных и ректификационных колоннах. Главное правильно сделать и грамотно использовать эту конструкцию.

Принцип работы. Дефлегматор назван в честь создателя – немецкого химика-органика Отто Димрота (1872-1940). Устройство представляет собой колбу со спиралью внутри, охлаждаемую водой. Пары спирта конденсируются на спирали, затем флегма и капли спирта из нижней петли спирали по центру попадают в восходящий поток паров спирта. Это улучшает повторную испаряемость.

принцип работы холодильника Димрота

Единственным недостатком дефлегматора Димрота в сравнении с другими прямоточными холодильниками является сложность его изготовления, что влияет на стоимость. Преимущества конструкции: повторная испаряемость сконденсировавшегося спирта и простая настройка температурного режима при жидкостном отборе.

Расчет параметров

Расчет необходимой длины холодильника Димрота можно выполнить по упрощенной методике, потребуется только калькулятор.

ПараметрТолщина слоя h, мУдельная теплопроводность

λ, Вт/(м*К)

Термическое сопротивление

R, (м2К)/Вт

Зона контакта металла с водой, (R1)0.00001
Металл Димрота  (нержавейка λ=17, медь – 400), (R2)0.001170.00006
Флегма, (R3)0.00110.001
Зона контакта металла с паром (R4)0.0001
Суммарное термическое сопротивление (Rs)0.00117
Коэффициент теплопередачи (К),

Вт/(м2К)

855.6
Поправочный коэффициент учитывающий центробежные силы в змеевике и турбулентность потока, (Ет)1.44
Итоговый коэффициент теплопередачи в Димроте (Кд), Вт/(м2К)1234.1

1. Определить коэффициент теплопередачи.

Формулы:

R = h / λ, (м2К)/Вт;

Rs = R1+R2+R3+R4, (м2К)/Вт;

К = 1 / Rs, Вт/(м2К);

Ет = 1 + 3,54 * d / D, где d – диаметр трубы Димрота (мм), D – диаметр спирали (мм);

Кд = Ет * К, Вт/(м2К).

2. Определить среднюю разницу температур между паром и охлаждающей водой.

Температура насыщенного спиртового пара Тп = 78,15 °C;

Температура воды на входе в Димрот (возможный диапазон 15-20 °C) – Т1 = 20 °C;

Температура воды на выходе из Димрота (возможный диапазон 30-40 °C) – Т2 = 35 °C.

Твх = Тп — Т1;

Твых = Тп — Т2.

Среднюю температуру (Тср) посчитаем по формуле:

Тср = (Твх — Твых) / Ln (Твх / Твых).

То есть, в нашем случае – округленно: Твх = 58; Твых = 43;

Тср = (58 — 43) / Ln (58 / 43) = 15 / Ln (1,35) = 50 °C.

3. Последний этап: исходя из известных Кд и Тср, определить необходимую площадь поверхности для теплообмена (S) для требуемой тепловой мощности N, (Вт).

S = N / (Tср * Кд), (м2).

Например, если нужно утилизовать мощность 3000 Вт, то площадь поверхности теплообмена:

S = 3000 / (50 * 1234,1) = 0,04832 м2 или 483 см2.

При известном диаметре трубы Димрота d (см) находим минимально необходимую его длину:

L = S / (3,14 * d).

L = 483 / (3,14*0,6) =256,6 см.

С коэффициентом запаса 1,2 длина трубы холодильника Димрота составит:

L димрота = 1,2 * L.

L димрота = 1,2 * 256,6 = 308 см, что подтверждается известными экспериментальными данными.

Применение Димрота на практике

Часто звучат вопросы о том, какой холодильник Димрота лучше: однослойный или двухслойный? Должны ли быть раздвинуты витки или лучше плотная намотка? Однозначно ответить на эти вопросы можно только поняв, где и для чего он будет применяться.

Однослойные Димроты чаще всего используются для бражных колонн с отбором по пару после дефлегматора и для наклонных конденсаторов. Именно для БК Димроты изготавливают с отогнутым нижним витком, чтобы центрировать стекающую в насадку флегму. Для клюшки же отогнутый нижний виток неактуален, однако нужно обеспечить зазоры между витками Димрота, чтобы флегма легче стекала и не создавала дополнительного термического сопротивления при конденсации пара.

фоо однослойного Димрота
Однослойный Димрот

Для наклонного конденсатора Димрот изготавливают с большим зазором между ним и стенками дефлегматора. В случае плотного прилегания витков к корпусу часть этих витков затапливается и перестает участвовать в конденсации пара, зато успешно работает над переохлаждением флегмы.

Двухслойные Димроты применяются как в БК, так и в РК. В первую очередь такая конструкция позволяет уменьшить высоту дефлегматора или конденсатора, что дает больше возможностей для увеличения высоты насадочной части колонны.

фото двухслойного Димрота
Двухслойный Димрот

Правильно изготовленный двухслойный Димрот по утилизируемой мощности примерно в 1,5 раза эффективнее однослойного.

Пар, проходя вдоль наружных витков Димрота, ограничивается с одной стороны наружной стенкой, с другой – плотно намотанными внутренними витками. Это позволяет удлинить его путь и заодно хорошо подогреть охлаждающую воду по пути к нижним виткам внутреннего слоя, где и происходит конденсация основной массы пара. В целом зона конденсации растягивается, благодаря этому стекающая флегма дольше находится в контакте с идущим в верх паром и лучше подогревается.

Двухслойные димроты изготавливают и для наклонных дефлегматоров, но только с раздвинутыми витками.

фото двухслойного Димрота для наклонного дефлегматора
Двухслойный Димрот для наклонного дефлегматора

При применении двухслойных димротов в вертикальных перегородочных конденсаторах обязательно нужно вставлять в них сверху в центральную полость на 2-3 см плотную путанку. Это увеличит утилизационную мощность Димрота без прорыва пара в трубку связи с атмосферой (ТСА).

фото насадки в центральной части димрота

Как сделать Димрот своими руками

Изготавливать Димрот лучше из нержавеющей трубки диаметром 6 мм и толщиной стенки 1 мм. Такая трубка хорошо гнется и не требует предварительного наполнения песком или солью. Из 8 мм трубы делают Димроты в основном для работы с автономным охлаждением, поскольку маломощным насосам так намного проще.

Медь допустима при изготовлении Димрота для БК с отбором по пару выше дефлегматора, но нужно быть готовым к такой картине (см. рисунок).

фото медного холодильника димрота

Если медный Димрот устанавливать в конденсаторе, то в отборе может оказаться загрязненный медными окислами продукт.

Изготавливать Димрот легче всего с помощью токарного станка.

процесс изготовления Димрота на токарном станке
Проще всего сделать холодильник Димрота на токарном станке

Но если такой возможности нет, можно сделать простейшее приспособление (см. рисунки).

фото самодельного приспособления для изготовления Димрота

как делают Димрот в домашних условиях

фото холодильника Димрота из нержавейки

Это трудоемкий процесс, но назвать его сложным нельзя.

Оправку следует подбирать исходя из внутреннего диаметра корпуса дефлегматора. Например, внутренний диаметр 48 мм, тогда нужно отнять 2 мм на зазор между корпусом и внешними витками, дальше 4 раза по 6 мм для двухслойного Димрота – получится 22 мм. Затем оставить еще пару миллиметров запаса и можно мотать на 20 мм трубу. Если Димрот медный, то после намотки труба не пружинит.

При изготовлении Димрота из нержавейки есть нюансы: бесшовная нержавеющая сталь мотается хорошо, а шовная может дать сильную пружину и вообще в трубу потом не влезет, с ней лучше не связываться.

Многие предпочитают не рисковать, использовав оправки на пару миллиметров тоньше. В любом случае, если не торопиться и создавать при намотке хорошее натяжение, то всё получится. После окончания намотки отверткой и молотком всегда можно подровнять зазоры, чтобы холодильник Димрота стал красивее.

Ваша оценка:
1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (4)
Загрузка...

Оставьте свой комментарий

Ваш email не будет опубликован.

Чрезмерное употребление алкоголя вредит вашему здоровью

Сайт не предназначен для просмотра лицам младше 18 лет!

вверх
Ошибка в тексте или рецепте? Выделите её мышкой и нажмите Shift + Enter