Как выбрать царгу к самогонному аппарату, бражной или ректификационной колонне

Царга – не просто труба между кубом и холодильником (дефлегматором). От правильного выбора геометрических размеров, материала и теплоизоляции царги зависит производительность, степень очистки, технологические режимы перегонки и комфортная работа с аппаратом в целом.

Царга для самогонного аппарата

В простой классической дистилляции царги успешно вытесняют сухопарники. Решая задачу борьбы с брызгоуносом, царги позволяют одновременно бороться с сернистыми газами, укреплять самогон, и даже в некоторой мере очищать напиток от труднолетучих соединений за счет парциальной конденсации. Еще одно преимущество царги – оборудование становится менее громоздким.

Диаметр царги выбирают исходя из желаемой производительности и предельной скорости пара, при которой образующаяся дикая флегма и брызги, вылетевшие из куба вместе с паром, беспрепятственно стекают обратно, а не загоняться по стенкам вверх к холодильнику.

При скорости пара в царге до 2 м/с брызгоунос исключен, от 2 до 3 м/с результат несколько хуже, а при 3 м/с и выше пар начинает загонять флегму вверх по трубе.

Посчитать скорость пара несложно:

V = N * 750 / S (м/с),

где:

• N – мощность (кВт);
• 750 – парообразование (см3/сек кВт)
• S – площадь поперечного сечения колонны по внутреннему диаметру (мм²).

Для защиты от брызгоуноса в большинстве случаев высота царги достаточна в пределах 30-40 см, поэтому определяющим при выборе высоты являются исключительно геометрические соображения. Обычно исходят из свободного вертикального размещения холодильника для обеспечения наилучших условий его работы.

Правильная длина царги самогонного аппарата (классического дистиллятора) примерно равна длине холодильника.

Материал

Стандартно царги изготавливают из меди или нержавейки. Медь выступает катализатором и помогает связывать сернистые газы, очищая самогон от ненужных запахов. Применение меди целесообразно при перегонке зерновых и некоторых фруктово-ягодных браг с целью получения благородных дистиллятов путем повторной дробной перегонки.

Медная царга не дает преимуществ при перегонке сахарного или любого другого сырья для дальнейшей ректификации или получения НДРФ на аппаратах с жидкостным отбором, поскольку неконденсируемые газы и пар в конденсаторе находят разные пути. Газ вылетает через ТСА (трубку связи с атмосферой) и не вступает в контакт с конденсатом, идущим в отбор, а значит, не растворяется в нем. Очистка от сернистых газов на таких аппаратах проста и не требует дополнительных усилий.

Иногда для увеличения эффекта при первой перегонке используют медную насадку (наполнитель). Это довольно спорный прием: зона контакта с медью вырастет, очистка от сернистых газов улучшится, но одновременно уменьшится производительность аппарата, значит, увеличится время перегонки, в результате длительного кипячения браги выделится больше других вредных примесей. Здесь важна мера: если в качестве насадки выбрать медные кольца или трубки – это одно, а если плотную насадку типа СПН – совсем другое.

Плотным насадкам место во втором перегоне, при первом же лучше ограничится просто медной царгой.

Царга для ректификационной и бражной колонны

При выборе размеров царги для процессов тепломассобмена на бражных или ректификационных колоннах условий несколько больше, но они понятны и естественны.

Внутренний диаметр

Стоимость колонны в целом существенно зависит от диаметра. Увеличение диаметра не только повышает стоимость труб, из которых изготавливается колонна, но также увеличивает количество необходимой насадки. А насадка – одна из самых дорогих составляющих аппарата. Например, для колонны высотой в полтора метра при внутреннем диаметре 38 мм нужно 1,7 литра насадки, для 48 мм – уже 2,7 литра.

Производительность колонны прямо пропорциональна квадрату внутреннего диаметра царги. При увеличении диаметра с 38 до 48 мм производительность увеличится в полтора раза. Поэтому выбирая, например, между трубой 52 со стенкой 1 мм или 1,5 мм, нужно понимать, что номинальная скорость отбора у первой будет 1800, а у второй – 1700 мл/час. Вот такая плата за с виду незначительное изменение размеров.

Номинальная мощность нагрева в Ватах и номинальная скорость отбора «тела» миллилитров в час численно равны площади поперечного сечения царги, исходя из внутреннего диаметра. Это правило верно при применении в качестве насадки СПН, размер которой соответствует диаметру колонны. Для других менее или более плотных насадок численные значения будут другими, но общая тенденция сохранится.

Чем плотнее насадка, тем меньше будет производительность колонны. Правда, это компенсируется лучшей разделяющей способностью. Если говорить об СПН и ректификации, то оптимальный размер насадки должен быть меньше внутреннего диаметра царги в 12-14 раз. При получении укрепленного самогона или НДРФ требования к очистке значительно ниже, поэтому можно использовать более крупную насадку, сместив акцент в сторону производительности.

Высота

Именно высота насадочной части царг во многом определяет разделяющую способность колонны. Не нужно путать этот показатель с высотой царги. Часто производители своими неудачными конструкциями вводят в заблуждение покупателей. Например, высота царги 40 см, но из них нижнее пустое пространство – 5 см, еще 3 см забирает конструкция для поддержания насадки, а сверху – приспособление для фиксации насадки в 2 см высотой и пустое место для пены до дефлегматора – 5 см. В результате насадки в 40 см царге оказывается не 40 см, а лишь 25 см!  Даже если поставить таких три подряд, то спирта-ректификата не получить.

Это же касается и применения одной царги длинной в 1,5 метра или трех по 50 см. На первый взгляд разницы нет, но если присмотреться внимательней и посчитать высоту насадочной части, то всё не так просто.

Для четкого разделения на фракции и отделения «голов» насадочная часть должна быть высотой не менее 1 метра, а высота одной царги – не более 1,5 метра.

При меньшей длине разделительная способность будет недостаточна для четкого отбора «голов». Ограничение же в 1,5 метра связано с тем, что эффективность насадочной колонны с увеличением высоты изменяется неравномерно. Например, увеличение длины с 50 до 60 см даст такое же повышение разделительной способности как с 120 до 150 см (цифры условные и приводятся для демонстрации тенденции). Высота насадочной части в одной царге должна быть не более 30 её внутренних диаметров.

Пользу от дальнейшего увеличения высоты сводят на нет канальный и пристеночный эффект. Если есть желание построить более высокую колонну, нужно разделить её на несколько царг или использовать концентраторы флегмы – устройства, отводящие флегму от стенок и направляющие её в центр насадки. Но использование концентраторов часто приводит к ранним захлебам колонны, особенно при неумелом исполнении. А если в конструкции имеются сетки, то в большинстве случаев захлеб становится закономерностью.

Влияние высоты царги на технологические показатели

Предположим, что имеются хорошо утепленные и выставленные вертикально двухдюймовые колонны длинной в 1,2 и 1,8 метра. Увеличение высоты колонны в 1,5 раза позволит увеличить объем перегоняемой кубовой навалки в те же полтора раза, поскольку увеличится удерживающая способность и объём насадки. Можно будет позже переходить к отбору «хвостов», значительно уменьшив их объем. Но за всё приходится платить – увеличится время отбора, а также объём «голов» и «подголовников».

Для того чтобы «пощупать» порядок чисел, приведем таблицу с объёмами и временем отбора различных фракций при перегонке 40 литров самогона:

Скорость отбора «тела» будет практически одинаковой, а температура перехода с отбора «тела» к «хвостам» изменится с 94-95 градусов до 97. Впрочем, это будет зависеть от обоняния оператора колонны. В обоих случаях получится продукт примерно одинакового качества.

Толщина стенок колонны должна быть в пределах 1-1,5 мм. Такая толщина термопрозрачна и позволяет измерять температуры с пренебрежимо малым запаздыванием. Если прикрепить алюминиевым скотчем датчики температуры на поверхность колонн под теплоизоляцию, этого будет достаточно для нормального управления процессом.

Увеличение толщины стенок только увеличит стоимость и вес колонны. Это делает конструкцию менее устойчивой и предъявляет дополнительные требования к прочности крышки куба.

Правильный выбор размеров царги не представляет труда, нужно лишь учитывать их влияние на технологические параметры процесса и соответствие поставленным задачам.

Даже если средства позволяют, важно избегать самой главной ошибки – гигантомании.

С увеличением диаметра меняется не только производительность. Колонны малого диаметра (25-30 мм) требуют повышенного внимания. В них проблематично использовать насадку, отцентрировать флегму, стекающую с дефлегматора, да и вообще добиться хотя бы уверенного отсечения «хвостов», не говоря уже об удержании промежуточных примесей.

Колонны среднего диаметра (35-55 мм) спокойны и уравновешены, работают четко и предсказуемо.

Колонны большого диаметра (больше 57 мм) труднее настроить на стабильную работу, они производительны, но подвержены различным болячкам, сводящим к нулю пользу от повышенной скорости. Большие колонны страдают спонтанным каналообразованием: при подаче стандартной мощности давление в кубе не растет, и колонна не захлебывается. При смене насадки на более мелкую всё стабилизируется, но производительность становится такой же, как у значительно меньших по диаметру колонн. Поэтому колонны, начиная с диаметра 57 мм, – это оборудование для опытных винокуров, желающих творчества.

Автор статьи – ИгорьГор.

Ваша оценка:

(91)

Загрузка...