Что такое спирально призматическая насадка

Выбор насадки для ректификационных и бражных колонн

С проблемой выбора оптимальной насадки рано или поздно сталкиваются все владельцы аппаратов колонного типа. Обычно решение принимают, исходя из рекомендаций производителя колонны или советов на форумах. Проблема в том, что зачастую информация на популярных Интернет-ресурсах не является объективной, поскольку изготовители и продавцы насадок в явной и неявной форме выступают спонсорами постов, в которых нахваливают их детище. В этой статье мы попробуем на основе расчетов объективно оценить свойства самых популярных насадок: спирально-призматической (СПН), регулярной проволочной (сетки Панченкова, РПН) и бытовых металлических мочалок.

При выборе насадки главными критериями являются пропускная и разделительная способность. Немаловажны, конечно, вес и цена. Привяжем все эти показатели друг к другу для понимания, что получаем за свои деньги.

СПН РПН Мочалки

Сразу оговоримся, что разделительная и пропускная способности колонны зависят не только от свойств насадки, но и от других факторов: флегмового числа, мощности нагрева, вертикальности расположения колонны, качества засыпки насадки, теплопотерь и т. д. Поэтому при оценке насадки будем разбирать только её возможности и ограничения, без привязки к конкретному типу или конструкции колонны.

Разделительная способность насадки определяется площадью контактной поверхности между паром и флегмой. Другими словами, площадью поверхности смоченной насадки. Пропускная способность – свободный от насадки и флегмы объем.

Обе эти величины можно определить путем нехитрых расчетов. Сделаем их на примере популярной насадки СПН 3,5. В качестве исходных данных понадобятся следующие характеристики насадки:

1. В одном литре объема колонны насадка займет (см³):

V = 1050 / 7,9 = 133 см³.

2. Диаметр травленной проволоки равен (мм):

Dt = 0,25 — 0,01 = 0,24 мм.

3. Площадь контакта пара с 1 литром смоченной насадки (см²):

S = 20 * (2 * 133 + 150) / 0,24 = 34667 см².

4. Пропускная способность 1 литра смоченной насадки (%):

Рсп = (1000 — V — Vf) / 10;

Рсп = (1000 – 133 — 150) / 10 = 71,7%.

Привязать к полученным характеристикам стоимость насадки совсем уж просто. Разделим цену насадки на площадь контакта и пропускную способность, в результате получим, сколько заплатили.

Травленая насадка СПН 3,5 из проволоки 0,25 мм стоит у производителя порядка 33$ за 1 литр. Значит, каждый квадратный сантиметр площади контакта пара с флегмой обходится в 0,1 цента, а каждый процент пропускной способности – в 46 центов. Но эти цифры мало что говорят сами по себе. Давайте сравним насадку, сделанную из разных толщин проволоки, которая имеет различный вес одного литра.

С увеличением веса одного литра насадки стоимость разделяющей способности растет, получается один и тот же результат за всё большие деньги. Кроме того, падает пропускная способность, значит, раньше наступит захлеб и в целом работать придется при меньшей производительности.

Сначала кажется, что самая выгодная насадка РПН, стоимость её разделяющей способности такая же, как и СПН среднего веса, проблема в том, что разделяющая способность в полтора раза хуже.

Среди популярных насадок таких как мочалки РПН и СПН безусловным лидером по разделяющей способности является СПН.

Это подтверждают практические выводы винокуров. Например, эксперимент по перегонке разбавленного до 40% спирта на полуметровой царге. После небольшого отбора «голов» последовательно и при одинаковых условиях было отобрано по 100 мл спирта с царгой, заполненной СПН, РПН и мочалками. В результате при применении СПН крепость отбора составила 96,4%, РПН – 94,4%, мочалок – 93,2%. Это наглядно иллюстрирует возможности этих насадок.

Если серьезный отрыв СПН в общем-то предсказуем, то большое отставание мочалок от РПН с первого взгляда не воспринимается и противоречит общепринятым догмам. Но эксперимент не сложен и все желающие могут легко его повторить.

Если же говорить о стоимости заполнения насадкой колонны, то и здесь есть чему удивиться. Для того чтобы заполнить 1,5 дюймовую колонну высотой 1 метр, понадобится или пару пыжей из мочалок и 1 литр насадки СПН стоимостью 1750 рублей, или 10 пыжей РПН длиной по 40 см, общей стоимостью 1250 рублей. Для двухдюймовой колонны высотой 60 см, имеющий тот же объем, понадобится 6 пыжей РПН на сумму 1350 рублей. Настолько ли велика экономия, как принято считать? Это больше самообман.

Анализируя возможности насадки, не стоит забывать, что несмотря на то что насадка из тонкой проволоки показывает лучшие расчетные результаты, она может сминаться. Это приведет к локальным уплотнениям, которые станут очагами захлеба или подвисания флегмы.

Оптимальным диаметром проволоки для СПН 2 – 0,2 мм, для СПН 3 – 0,22-0,25 мм, для СПН 3,5 – 0,25-0,28 мм.

Например, сравним насадку плотностью 1600 г/литр и толщиной проволоки 0,25 мм с насадкой плотностью 1200 г/литр и толщиной проволоки 0,35 мм. На первый взгляд разница не очевидна, но воспользовавшись графиками, видим, что первая насадка имеет площадь контактной поверхности около 4,5 м 2 /литр при пропускной способности порядка 600 см 2 /литр. Вторая же удерживает показатели на уровне 2,3 м 2 /литр и 750 см 2 / литр соответственно. Очевидно, что разделяющая способность первой насадки несравнимо больше, выбор между ними становится понятным.

В заключение не лишним будет напомнить, что нельзя верить устоявшимся догмам о дешевизне и эффективности тех или иных насадок. Нужно всё пересчитывать самим, а не становиться жертвой проплаченной рекламы. Инструмент для этого мы предоставили.

Источник

Как работает спирально призматическая насадка Селиваненко, где купить и сколько стоит?

Для чистоты домашнего алкоголя винокуры научились применять всевозможные приспособления. Среди них – спирально – призматическая насадка Селиваненко (СПН). В этой статье вы ознакомитесь с принципом работы насадки, узнаете о её достоинствах и нюансах.

Описание и принцип работы

Насадка Селиваненко (СПН) — это приспособление для ректификационных колонн, фильтрующий элемент, разделяющий трудноразделимые смеси. Изготавливается из высокопрочной медной и нержавеющей проволоки. Имеет вид небольшой спиральки, изогнутой под разными углами.

Используется для улучшения очистки самогона от примесей — сивушных масел (веществ с высокой температурой кипения). Помогает получить чистый алкоголь, который используется для питья, создания домашних настоек, ликеров и наливок.

Укрепляющие плёночные колонны наполняются насадками для получения алкогольного дистиллята, спирта благодаря бражным и ректификационным колоннам.

Для того, чтобы удержать наибольший объём флегмы на поверхности, дать возможность беспрепятственно проходить потоку спиртовых паров, водно-спиртовая смесь разделяется на различные фракции благодаря взаимодействию между собой флегмы и пара.

Она засыпается в колонну и понемногу утрамбовывается каждые 10 см. Для удобства используется черенок лопаты.

Есть ли альтернатива?

Стоит уделить отдельное внимание насадкам Панченкова (РПН). РПН — это ещё один вид приспособлений, который используется в домашних дистилляторах и самодельных ректификационных колоннах для увеличения крепости и степени очистки спирта.

Изготавливается в виде сетки с особым плетением из тонких проволочек. Для очистки спиртовых паров лежит принцип тепломассообмена. Этот обмен происходит при столкновении двух противоположных потоков — конденсированной флегмы и новых паров. Взаимодействуя, сивушные масла возвращаются в куб, а спирт проходит выше. Насадки РПН активно используются в легкой промышленности.

В отличие от СПН, РПН уступает первой по сроку своей службы, т.к. её плетение из тонких проволок легко повреждается и тяжело очищается. Но, в то же время, очищающие способности СПН ниже, чем у насадки Панченкова.

Поэтому РПН чаще используется в дорогих ректификационных и бражных колоннах. РПН более проста в эксплуатации. СПН дает возможность производителям спиртной продукции значительно уменьшить высоту ректификационной колонны. Высокая смачиваемость и гидравлическое сопротивление материала, являются одними из важных показателей эффективности насадки.

Обе разновидности являются лидерами на рынке. РПН и СПН обладают своими достоинствами, почти не имеют недостатков, кроме сроков службы или легкости очистки. Но если деликатно обходится с ними, то они будут долго и исправно выполнять своё предназначение.

В видео содержится информация о разнице между СПН и РПН:

Где купить и сколько стоит?

Как правило, спирально-призматическую насадку(СПН) Селиваненко Игоря Львовича можно купить в специализированных магазинах для самогонщиков и винокуров. Если в районе нет такого магазина, то в настоящий момент можно с лёгкостью заказать через интернет. Достаточно вбить в поиске запрос и поисковик найдёт сотни интернет-магазинов необходимой тематики.

СПН не уступает по качеству своей сопернице – насадке Панченкова (РПН). СПН не сильно плотная и это позволяет ей не перекрывать путь пару. Этот вид разработки спирально – призматической сетки имеет огромное количество положительных отзывов от опытных самогонщиков.

Полезное видео

Узнайте больше информации о насадке Селиваненко из видео:

Источник

Спирально-призматическая насадка ASPN для ректификационной колонны

Спирально-призматическая насадка (ASPN) для ректификационной колонны представляет собой отрезки скрученной по спирали трехгранной призмы из проволоки с гранями призмы А и длиной отрезка В. Обычно изготавливаются элементы с А примерно равным В (мм) из проволоки диаметром С (мм).

После изготовления поверхность насадки тщательно обезжиривается и подвергается специальной обработке для развития поверхности, т.е. увеличения эффективности массообмена на ней. Способы обработки:

Насадка ASPN изготавливается из проволоки с размерами А и В от 1 до 6 мм и диаметром С от 0,15 до 0,3 мм.

Внешний вид насадок ASPN представлен на рис. 1, 2. (фото увеличиваются при нажатии)

Рис. 1. Фотография насадок для колонны: 1. ASPN 3х3х0,2 CuCd (1) 2. ASPN 4х4х0,23 SS, Ht (2) 3. ASPN 2х2х0,2 SS (3) 4. ASPN 1х1х0,2 CuCd (4)

Рис. 2. Фотография смоченной насадки для колонны СПН 3х3х0,2 CuCd в стеклянной колонне диаметром 35 мм»

Рис. 3. Насадка для колонн ASPN 3х3х0,2 нержавеющая сталь

Рис. 4. Насадка для колонн ASPN 2х2х0,2 нержавеющая сталь, обработка раствором царской водки

Поверхность проволоки после обработки становится шероховатой, что видно из рис. 5а-в. Развитие поверхности насадки позволяет существенно увеличить ее эффективность. Так при ректификации воды с целью концентрирования тяжелых изотопов водорода и кислорода эффективность обработанной насадки ASPN, характеризуемая высотой теоретической ступени разделения (HTSS), возрастает в 3-5 раз по сравнению с исходной.

а.	б.
Рис.5. Фотографии поверхности обработанной различными способами насадки а) SS; б) SSCs; в) CuCd

Данные по пропускной способности насадок для колонн ASPN, полученные при ректификации воды при различном давлении представлены ниже (графики увеличиваются при нажатии):

Рис. 6. Зависимость максимальной рабочей пропускной способности ASPN 1,5×1,5×0,2 из нержавеющей стали от давления	Рис. 7. Зависимость максимальной рабочей пропускной способности ASPN 2x2x0,2 из нержавеющей стали от давления
Рис. 8. Зависимость максимальной рабочей пропускной способности ASPN 3x3x0,2 из нержавеющей стали от давления	Рис. 9. Зависимость максимальной рабочей пропускной способности ASPN 4x4x0,2 из нержавеющей стали от давления

Пропускная способность при ректификации растворителей существенно (в 2-4 раза) выше, чем по воде.

Удерживающая способность насадок зависит от нагрузки и колеблется от 0,05 до 0,2 м3ж/м 3 насадки.

HTSS при ректификации воды (на модельной изотопной смеси протий-дейтерий) также зависит от нагрузки и колеблется от 0,7 см для насадки ASPN 1х1х0,2 CuCd (при низкой удельной нагрузке) до 4 см для ASPN 4х4х0,2 SSCs (при максимальной удельной нагрузке. Данные по HTSS получены при диаметре экспериментальной колонны 60 мм.

Гидравлическое сопротивление насадок ASPN при максимальной нагрузке составляет 300-400 мм вод. ст/ м насадки.

Источник

Выбор насадки для колонны.

Цель насадки-это равномерно распылить, холодную жидкость, флегму, которая была в тарелках, по всему пространству царги.

Чем мельче насадка распылит флегму в пар, тем лучше.

Наш горячий пар поднимается до дефлегматора, там он охлаждается до холодной жидкости, флегмы, 1⁄4 часть флегмы мы отбираем, а 3⁄4 спускается по насадке, охлаждая поднимающийся пар.

Если мы равномерно распределим флегму в трубе, то поднимающие вверх горячие молекулы, будут равномерно сталкиваться с холодными молекулами флегмы и эффективно отдавать им свою энергию.

В результате этих действий красные головные долетят до точки А, синие, спирт, до точки Б, зеленые, хвосты до точки С.

Чтобы флегму перевести в холодный пар, пыль, общая площадь насадки должна быть большой.

Тогда флегма будет равномерно растекаться по всему объему царги.

У нас есть три насадки, для примера: РПН, СПН, кольца Рашига.

Какая лучше насадка для колонны РПН сетка Панченкова или СПН, спирально призматическая насадка или кольца Рашига.

СПН, спирально призматическая насадка.

Чем больше общая площадь насадки, тем сильнее растечется флегма по ней и будет более хороший контакт горячего пара с холодной флегмой.

Самая большая площадь поверхности у шара. СПН немного напоминает шар.

Если бы между витками еще было бы расстояние, то туда тоже заходила бы флегма, более сильный был бы контакт флегмы с паром.

Если не получается самому накрутить СПН, а выходят пружинки, можно и их использовать.

Что лучше для СПН, медь или нержавейка.

Сама насадка тоже участвует в теплообмене между горячим паром и холодной флегмой.

Насадка как передаточное звено, отбирает тепло у летящих вверх молекул и передает ее холодной флегме.

Чем больше тепловая проводимость у насадки тем лучше, она быстрее заберет тепло у пара и отдаст его флегме.

У меди больше тепловая проводимость чем у нержавейки.

Теплопроводность меди в несколько раз выше стали, а это значит, что медь будет быстрее отбирать энергию у пара и передавать ее флегме.

Медная насадка лучше насадки из нержавейки.

При одних и тех же размерах насадки, медной потребуется меньше, чем насадки из нержавейки. При условии, что разделение в колонне одно и тоже.

Если сказать по другому, то в царге с медной насадкой будет больше теоретических тарелок, чем с насадкой из нержавейки.

Но тут есть небольшой подвох, медная насадка окисляется, на ее поверхности образуется пленка, которая наоборот уменьшает теплопроводность и если не удалять ее перед каждым перегоном, то преимущество медной насадки сводится на нет.

Лично я пользуюсь насадкой из нержавейки, потому что лентяй.

Я насыпал один раз насадку в царгу и больше ее не трогаю.

Спирт сырец хорошо отмывает насадку, во время первой перегонки.

Кто получает удовольствие от процедуры снятия пленки с помощью лимонной кислоты, с поверхности насадки, то медная СПН, это его насадка.

Как почистить медную насадку.

Наливаем в обливную кастрюлю воду, греем ее, и насыпаем лимонной кислоты.

Чем больше лимонной кислоты в растворе и горячее будет вода, тем быстрее она снимет окисную пленку.

Насыпаем медную насадку в кастрюлю и выдерживаем ее некоторое время.

После снятия пленки, промываем нашу насадку в обычной воде.

Медь также удаляет запах серы, из спирт сырца.

Медная насадка со временем изнашивается и превращается в труху.

Какой размер лучше для насадки СПН.

Чем меньше насадка, тем больше ее общая поверхность в трубе, а значит она сильнее разделяет спирт сырец на фракции.

Простой пример у кого общая сумма поверхности больше, у картофеля или гороха. У гороха больше, потому что пространство между горошинами меньше.

В царге с меньшей насадкой, больше теоретических тарелок.

Какой лучше использовать размер СПН насадки для колонны. Все зависит от вашей доступной высоты помещения, квартиры, гоните ли вы на газовой плите или с пола, на индукционной плитке.

Исходя из моего опыта, царга высотой 1 метр и с СПН насадкой 3.5 мм не пропускает ничего, отсекает все подряд, и использовать мне меньшую насадку нет смысла, результат будет один и тот же.

Если вы хотите чтобы царга высотой 1 метр немного пропускала ароматных хвостов, то попробуйте СПН насадку 5 мм.

Если у вас ограничение по высоте царги, например 50 см, то используйте насадку меньшего размера, 2 мм.

Размер СПН влияет на пропускную способность трубы, аппарата.

Если у вас была царга диаметром 2 дюйма и вы насыпали в не насадку 2 мм, то реальный диаметр будет, например 0.5 дюйма, а с насадкой 5 мм, будет 1 дюйм. Цифры взяты для примера из головы.

Меньше реальный диаметр царги, меньше скорость отбора, при меньшей мощности нагрева начинается захлеб.

При выборе размера СПН насадки надо учитывать какая вам нужна скорость отбора и какую мощность вы можете подвезти на куб.

Пример. Царга 2 дюйма, высотой 1 метр, с насадкой 3.5, выдерживает нагрев до захлеба 2 кВт, скорость отбора 1.5 литра спирта.

Если у вас индукционная плитка 2 кВт, которая выдает реально нагрев в 1.6 кВт, то увеличивать размер насадки нет смысла, все равно мощность нагрева ограничена.

Если у вас позволяет высота помещения сделать царгу длинной 1.5 метра, то в нее можно насыпать насадку крупнее 3.5 мм, например 5 мм.

Насыпав в царгу крупную насадку мы увеличим пропускную способность трубы. Колонна будет захлебываться при большой мощности, а значит скорость отбора спирта увеличится.

Увеличив высоту царги мы сохраним нужное нам количество теоретических тарелок, при увеличении размера насадки. Разделительная способность насадки уменьшится, но за счет дополнительной высоты колонны, количество теоретических тарелок останется прежним.

При заданном значении разделения, уменьшая размер насадки, мы можем сократить высоту царги, но и уменьшим скорость отбора спирта.

Чем меньше диаметр проволоки СПН насадки, тем лучше, больше пропускная способность будет у царги, но тут начинают играть роль конструктивные параметры, жесткость СПН конструкции.

При большом размере СПН насадки и малом диаметре проволоки, СПН насадка не будет держать свою форму, сомнется.

СПН бывает протравленная и обычная.

Протравленную насадку лучше смачивает флегма, а значит она быстрее растекается по ней.

Если у вас колонна хорошо разделяет спирт от хвостов, при обычной насадке, то зачем вам платить деньги за травленую, результат перегона будет тот же.

В правильной работе колонны важное значение имеет вертикальность царги и равномерном орошении насадки.

Если вы используете в царге мелкую медную насадку, а холодная флегма стекает по ней не равномерно, потому что царга стоит не вертикально, то результат по разделению у крупной насадки из нержавейки будет выше, потому что царга стоит вертикально.

Холодная флегма должна заливаться в царгу с насадкой равномерно. Есть специальные опорные элементы от Селиваненко, верхние и нижние. Они способствуют равномерному распределению флегмы в царге.

Если у вас Пыжи из РПН сетки Панченкова, то в верхнем пыже делайте воронку, вверх, а нижний воронкой вниз, тогда холодная флегма будет заходить по центру царги и равномерно распределяться по насадке.

Надо ли утрамбовывать СПН насадку.

Зачем хотят утрамбовать насадку, чтобы как можно больше ее засунуть в царгу, больше насадки в трубе, больше теоретических тарелок в ней.

Если у вас царга с насадкой, справляется с разделением спирта и без утрамбовки ее, то зачем делать лишние телодвижения.

С дуру можно так утрамбовать насадку, что вы уменьшите реальную проходимость трубы, захлеб колонны начнется при меньшей мощности нагрева, а это значит скорость отбора у вас уменьшиться.

Утрамбовывая насадку, мы тем самым уменьшаем реальный размер насадки в трубе.

Например мы насыпали в царгу насадку 5 мм, утрамбовав ее мы сделали реальную царгу с насадкой 4.8 мм или у нас была без утрамбовки 5.2 мм, а стала 5 мм.

Я не утрамбовываю насадку, один раз насыпал и все. Потом она осела, добавил немного еще насадки.

Утрамбовать насадку без повреждения можно с помощью вибрации, по принципу утрамбовки бетона на стойке. Царгу с насадкой можно на стиральную машину в момент отжима поставить или вертикально в автомобиле возить.

Можно ли смешивать СПН насадки разных размеров.

СПН насадки разных размеров можно смешивать, тогда результирующий размер насадки в царге будет другой.

Результирующий размер насадки будет зависеть сколько вы насыпали основной насадки и сколько дополнительной.

Мы как бы складываем объемы насадок и получаем средний размер насадки.

Например основная насадка у нас 5 мм и мы разбавляем ее насадкой 2 мм, в зависимости от количества насадки 2 мм, результирующая у нас будет 4.9 мм или 4.8 мм итд.

РПН Панченкова для колонны.

У РПН Панченкова общая площадь поверхности самая маленькая, по сравнению с другими.

Если взять и сложить все поверхности проволок, то сумма поверхностей получиться меньше чем сумма поверхностей СПН.

Так как флегма с помощью РПН будет меньше растекаться по объему трубы колонны, то и насадка будет меньше отсекать, разделять спирт сырец или брагу на фракции.

При использовании РПН в колонне, количество теоретических тарелок меньше, чем при использовании СПН.

РПН хорошо использовать в царгах, для получения НДРФ, недоректификата.

Так как разделяющая способность у РПН меньше, то ароматные хвосты будут долетать, вместе со спиртом, до точки отбора.

Выбор насадки для колонны.

Источник