Назначение, принцип работы, как сделать своими руками. Каким будет холодильник для самогонного аппарата? Назначение, принцип работы, как сделать своими руками Прямоточный из канализационной полипропиленовой трубы

Всем привет!

Сегодняшнюю статью прислал мне читатель Владимир Ельзов . Он представляет свою конструкцию охладителя для самогонного аппарата. Примечательно, что изначально автор изготовил теплообменник для других целей, а уже затем приспособил его в качестве дистиллятора для перегонки самогона. Почитайте историю об этом в конце статьи.

Также надо отметить, что такая конструкция известна в кругах винокуров и называется кожухотрубный холодильник. Она не столь популярна, как прямоточник или змеевик, но в то же время объединяет в себе их преимущества.

Особенность конструкции

Кожухотрубный охладитель является разновидностью прямоточного. Только у него внутри кожуха вместо одной трубы находится сразу несколько. В данном случае 6.

В результате мы имеем положительные стороны прямоточного дистиллятора – отсутствие конденсатных пробок, высокую производительность и экономичность. И при этом добавляется такое достоинство змеевика, как компактность.

Из минусов могу отметить более дорогое и сложное изготовление.

Производительность такого охладителя при перегонке браги — 2,2 л/час при расходе воды 50 л/час.

Инструкция по изготовлению

Ниже приведены чертежи деталей для изготовления. Материал — нержавеющая сталь Х18Н9Т или 12Х18Н9Т.

Сборочный чертеж

Порядок сборки:

• Варить штуцер 7 к фланцу 3
• Варить сливной патрубок 10 к крышке 5
• Варить катушку:
  а) варить трубы 6 к фланцу 3
  б) варить трубы 6 к фланцу 4
• Вставить катушку в кожух 1 до упора и варить с 2-х сторон
• Варить гайку 8 к кожуху 1
• Варить штуцер 9 к кожуху 1
• Заглушить штуцер 9, залить воду через штуцер 7 и проверить на герметичность
• Варить фланец 2 к кожуху 1
• Варить крышку 5 с сливом 10 к кожуху 1
• Заглушить гайку 8, через слив 10 залить воду и проверить на герметичность.

Конструкция готова.

От автора

Изначально конструкция была изготовлена для подогрева холодной воды в отопительный сезон т.к. горячей воды в моём жилье не было. За основу конструкции взято устройство скоростного бойлера. В качестве нагревателя предполагался теплоноситель из батареи центрального отопления.

Из-за сложности использования и подключения конструкция была не одобрена домашними и долгое время оказалась не удел. И только во времена Горбачёва я о ней вспомнил. Если можно греть, значит можно и охлаждать. В этом качестве конструкция была испытана как охладитель (при большой конспирации) и оказалась удачной, т.к. в охладителе со змеевиком пары проходили через одну трубку, а здесь через 6-ть.

Кстати о скороварке: в те далёкие нелегальные времена она была эталоном конспирации. Весь аппарат состоял из скороварки (вместо клапана вворачивался штуцер), куска гибкого шланга, тазика с водой. Всё это не вызывало ни у кого никаких подозрений.
Второй клапан нужно заглушить или использовать под термометр, т.к. если процесс протекает при использовании открытого огня, то при его срабатывании (случайно может быть всё) произойдёт выброс спиртосодержащих паров и как результат возгорание и возможно пожар.

Когда в магазинах уже не было водки, а сухое вино ещё продавалось, то из 3-х бутылок вина типа Фетяска, Рислинг, Ркацетели и т.д. (стоимость вина — 90 коп. — 1,02 руб.) получалась бутылка хорошей виноградной водки.

Чтобы изготовить прямоточный холодильник для самогонного аппарата своими руками не потребуются какие-то определенные инструменты, а сама процедура займет немного времени. Это необходимый элемент даже для самой простой системы самогоноварения. Так как он компактный, то занимает мало места, и его проще хранить. Сделать такой конденсатор очень просто.

Самый экономичный вариант — охладитель, который изготавливается из полипропиленовой трубы и фитингов. Такие материалы можно без труда приобрести в каждом строительном магазине. Для этого потребуется:

• медная трубка;
• полипропиленовая труба;
• тройник, переходящий на резьбу;
• муфта, заглушка и штуцер;
• ФУМ-лента.

От трубы необходимо отрезать небольшой кусок — это будет кожух. В конце трубы с одной и другой стороны потребуется насадить тройники. Затем тройник понадобится поставить в воду, которая кипит, и подержать пару минут. Насадить деталь на трубу, при этом, не давая ей остыть. Аналогичным способом можно надеть и муфту.

После этого по — середине заглушек нужно сделать дырку для медной трубки. Нагреть муфты и установить туда заглушки. В тройники вкрутить штуцеры, а резьбу сделать плотнее с помощью ленты. Срезать медную трубку таким образом, чтобы она могла выступать на несколько сантиметров со всех сторон кожуха. Трубку потребуется вставить между дырками в заглушках, щели заделать герметиком. Холодильник готов к применению. С кубом для перегона можно соединить силиконовым шлангом.

Как правильно подобрать требуемый размер для холодильника

Подходящий размер – это когда длина кожуха составляет 500-600мм, а расстояние между трубками от 2 мм. При покупке материалов необходимо обратить внимание на толщину стенок трубы: надо, чтобы внутренний диаметр совпадал с диаметром трубы. Толщина стенок также играет важную роль. И чем она меньше, тем лучше. Не советуется приобретать трубку, стенки которой толще, чем 1 мм.

Вода должна течь навстречу пару. Ее нужно подключать с иной стороны от подключения пара.

Самое идеальное положение для рефрижератора – вертикальное, ведь в этом случае конденсат самогона сможет свободно течь вниз. К тому же, находясь в данном положении, у прямоточного охладителя будет максимальный большой коэффициент полезного действия, и не будет конденсатных пробок.

После того, как закончилась перегонка обязательно нужно чистить трубу. Это можно выполнять с помощью ершика, а можно просто помыть под напором горячей воды. Если этим не заниматься, то в трубке может появиться медный купорос, являющийся ядовитым веществом для организма.

Плюсы прямоточного холодильника

Большинство людей, которые пробовали качественный и натуральный алкоголь, будь это самогон, коньяк или настойки на их основе, рано или поздно задаются вопросом, каким образом можно приготовить что-то похожее самостоятельно. Если продумать потребности или же предпочтения, то вариантов имеется не так уж и много. Если говорить о процессе варения самогона, то здесь все просто, — это нагрев жидкости до испарения спиртов и охлаждение паров до состояния конденсации в жидкость.

Самогонный аппарат своими руками с рефрижератором прямого типа имеет ряд преимуществ. К видимым плюсам можно отнести простоту изготовления холодильника самостоятельно. Для работы не требуются дополнительные материалы. А также данным прибором легко пользоваться в дома.

Можно выделить такие преимущества холодильника:

• нет образований конденсатных пробок;
• легко регулируется температура;
• низкий расход воды и соответственно затраты на нее.

Также его легко транспортировать. К тому же, данный прибор не боится ударов и не поддается действию химических веществ в составе самогона.

Заключение

Изучив всю информацию об изготовлении прямоточного охладителя самостоятельно, можно сделать вывод, что данное изделие не отличается особой сложностью. Однако ко всему процессу необходимо подходить с особой ответственностью, детально ознакомившись со всеми нюансами и мелочами. Ведь некачественно приготовленный продукт может существенно навредить здоровью человека.

«Уважаемый, Евгений.
Ранее мы комплектовали аппараты стеклянными банками, очень часто банки разбивались при доставке и аппараты приходили поцарапанными, это причиняло сильные неудобства обеим сторонам....
Не думаю что винтовую банку найти сложнее, чем устранять возможные проблемы при неудачной доставке... »

Администратор,
Уфа

«Дистиллятор Алковар классик на фото с банкой, а в комплектации без банки идёт. Неужели так сложно включить банку в комплектацию, чтобы покупателям не искать винтовую банку? Аппарат не дешёвый, банку м... ожно предусмотреть в комплекте, а так это создаёт неудобства.
При выливании отработанного продукта из аппарата выливается не всё, так как края куба закруглённые, приходится извращаться, это тоже минус. »

Евгений,
Киров

«Уважаемый Иванов Александр, приносим извинения за неудобства.
Этот медный аппарат выпускаем уже более 4х лет. За 4 года продалось несколько сотен таких аппаратов. За все время мы получили всего 2 под... обных сообщения, одно из них- ваше. Первое обращение было от человека, который подавал на этот аппарат 3 кВт нагрева. Предполагаем что и вы греете тоже на 3х кВт. Если нагревать на 1,5- максимум 2х кВт, все должно исправно работать. »

Администратор.,
Уфа

«Здравствуйте всем кто положил глаз на (фафарит медный). Красивая штукенция но не более. дефлегматор работает, наверное змеевик 12м внём. 2л. -час даже и не мечтайте. 200ну250гр. он вам выдаст и не бол... ее. Такчто запосайтесь терпением. А причина отсутствия нормального конденсера(холодильник) »

Иванов Александр Иванович,
Самара

«Хороший магазин,мне нравится. И продукция у них нормальная. В следующий раз хочу попробовать вашу мелассу.»

Не однократно у меня появлялась мысль сделать себе небольшой дистиллятор, обычно такие мысли появлялись после прочтения всяких вкусных рецептов. Но как говорится лень раньше меня родилась, все руки не доходили, а покупать как то вроде не хотелось.
Не хотелось по нескольким причинам, ну во-первых всем известная жаба, во вторых дистиллятор, по моим расчетам, будет мне нужен раз 5 в год, ну и в последнюю очередь зачем покупать то, что можно самому собрать.

Прикинул, что у меня есть в наличии и пришел к выводу что у меня есть в принципе все, кроме самого важного - холодильника. Ну на куб можно пустить десятилитровую скороварку, на шланги – нержавеющую гофру, на прикубник (мокропарник) баночку из под огурцов, куда ж без них

Холодильник хотелось сделать как можно проще, то есть без всяких сварок, скручиваний, без спец инструмента и т, д. Но тем не менее, что б он отвечал ВСЕМ нужным стандартам и параметрам, был технологичным в изготовлении, имел запас по мощности, был удобным в эксплуатации и его мог повторить любой желающий. Данным требованием полностью отвечает прямоточный холодильник. Холодильник в форме змеевика, на мой взгляд, менее технологичен да и другие недостатки имеет.

Определившись с типом изделия пошел на поиски комплектующих и вот, как специально, мне в хозяйственном магазине попалась прекрасная трубочка из нержавейки, всего 100 рублей, причем по размерам она с запасом покрывала мои потребности. Данная трубка носила название «Черенок из нержавеющей стали» типа ручка для швабры. Купил, дома проверил реально это нержавейка или нет, тесты магнитом, водой и пайкой подтвердили – Нержавейка. Ну и чудненько, забил ее размеры (1240х21) в «калькулятор» и выяснил что примерно на 3000 Ватт он будет. Что мне хватит по любому и с запасом хорошим, нагрев у меня до 2000 Ватт.

Вот эта «ручка от швабры»

И ценник приятно радует

Прикинул что рубашку охлаждения буду делать из обычной ПВХ сантех трубы сороковки, присоединительные штуцера ½, стандартный размер для всяческих гибких подводов. Покопавшись по хламу и заначкам нарыл вот это, начал примерять, прикладывать, по размеру складывать, в общем из фото

Вот такая красавица досталась.

Внутри тоже все ОК.

Выбрал место будущей установки, и начал прикидывать длину. Самое удобное место у меня на стенке, около раковины, места не занимает, не мешается и снимается легко.

Отобрал для работы вот такой набор компонентов, два тройника, два куска трубы, одну муфту, две заглушки, и два уплотнителя, их используют для подсоединения шланга стиральной машинки. На краник внимание не обращайте, он дикий, по всей квартире кочует, как кот

Приступил к сборке
Для начала в трубку запаял с каждой стороны по ниппелю ½. Процесс пайки прост, и горяч, по сему сильно не фотографировал, но все очень просто. Сначала облуживаем трубку с каждой стороны, изнутри на 5 мм с наружи на 10мм. Не забываем использовать специальный флюс для нержавейки, который просто водой потом смывается. Потом берем ниппель, мажем флюсом и вставляем в строительный фен, фен на 280 градусов и ждем пару минут. Потом наносим на него олово (лудим), олово само растекается, без помощи паяльника. Ну а в конце вставляем горячий ниппель в трубку, добавляем еще олова и разглаживаем паяльником. Не забываем на последнем этапе тоже подогревать феном.

Не забываем промыть трубку после пайки горячей водой под давлением, так требует инструкция к флюсу, я мыл минут 30. В итоге получаем вот такой результат.

Теперь сделаем сверло для сверления отверстий в заглушках. Берем перо по дереву, двадцатку, и вот так вытачиваем, из фотографии понятно как. Точил болгаркой на малых оборотах но можно чем угодно, хоть надфилем

Вот так в итоге.

И собственно сверлим заглушки...

И за одно крышку для прикубника, получается очень аккуратно и быстро.

Вот высверлили точно в размер.

И ниппеля вставили.

Делаем отверстия а крышке скороварки. Две штуки. Одно для термометра, другое для выхода паровой фракции.

Так, отверстия готовы и можно приступить к завинчиванию ниппелей везде куда нужно, а нужно нам завинтить в крышку от скороварки два ниппеля, один для отвода пара другой для термометра, завинтить в заглушки и к крышку прикубника. Не забываем в процессе использовать только силиконовые прокладки и промазывать их силиконовым герметиком. Герметик берем «пищевой», который для аквариумов. Вот собственно весь процесс.

Вот, готово Вид снизу.

Вид сверху. Культурненько вышло

Займемся заглушками, так же высверливаем вставляем ниппеля и на силиконе собираем.

Вот так в итоге выходит.

Настала очередь крышки прикубника. Все так же.

Вид в сборе, снизу.

Вид сверху в сборе. Правда симпатично?

Ну вот, у нас все предварительно готово, приступим к финальной примерке и сборке холодильника, все собирается от руки и без гимороя, что и было заложено при проектировании устройства. Все видно из фотографий. Видите как просто все.

Собираем каркас рубашки.

В роль уплотнителей нас будут играть уплотнители для шланга слива стиральной машинки. Они очень надежные и отлично держат, проверенно многолетней практикой. Так же великолепно дружат с высокой температурой.

Одеваем на трубку холодильника.

Вставляем ее в рубашку.

И с другой стороны уплотнитель устанавливаем.

Ну вот. почти все готово. Осталось установить в водяную рубашку заглушки с ниппелями.

С одной стороны...

И с другой...

Теперь надо сделать переходник на кран, для подачи воды. У меня ввернут на выходе крана аэратор (интересно, правильно написал? ) По сему был куплен такой же и раздраконен, то есть удалил из него всю начинку и через фумленту с герметиком навернул на простой ниппель. Получилось вроде нормально, хотя и чуток колхозно, ну да бог с ним, там давления не будет а на всяк случай потом стяжкой подстрахую.

В процессе сборки.

Получилось хорошо, даже и не колхозно

Теперь озаботимся изготовлением температурного контроля, визуального Берем два переходника с ½ на шланг, как он там называется по научному, и устанавливаем в них термометры. Для скороварки я использовал термометр для замера температуры мяса, он с длинным штырем. Для контроля температуры пара, на входе холодильника, я использовал простой электронный термометр. Как собирал видно из фотографий, уплотнял силиконовым герметиком и синей изолентой. Сверху осаживал термоусаткой, все просто очень.
Вот что понадобится.

Вставляем термометры.

Вот так.

Регулируем длину выступающего датчика.

Уплотняем не жирно герметиком и сверху термоусадку усаживаем.

Получается вот так вот, правда хорошо?

Еще раз показываю на сколь глубоко должен сидеть датчик.

Встроим теперь второй термощуп, который в скороварке-перегонном кубе будет. Все тоже самое + синяя изолента, куда ж без нее

Так же термоусадкой усаживаем.

В итоге получается вот так.

И ввинчиваем в крышку. Все, крышка полностью готова.

Ну вот основное сделано, теперь надо провести испытания на протечки и гидроудары.
Повесил на веревочке холодильник и давай его пытать. Пытки с пристрастием выявили низкую стойкость к гидроудару, заглушки начали потихоньку вылезать, по сему было принято решение их закрепить, для этого, как нельзя лучше, подошли зелененькие стяжки. Повторные испытания показали устранение данного недостатка.

Вот так они выдавливались при гидроударе. Нижняя.

Верхняя.

Хотя в штатной эксплуатации гидроударов быть не может, но наш холодильник подключен в водопроводу в котором все быть может, по сему закрепляем их намертво но разъемно, вдруг разобрать придется, стяжки в общем использовал, очень удобно и надежно. Плюс цвет живенький

Все готово. Пришло время произвести финальную сборку и провести дистилляцию воды.
На вход холодильника устанавливаем тройник, сверху в него термодатчик паровой фракции.

Вот так. О! Только что поваренка на полотенце заметил

Далее крепим жестко холодильник к стене, подключаем к крану гибкую потводку, на всяк случай страхуемся стяжками от срыва. Соединяем скороварку с холодильником через прикубник (мокропарник). Соединяем с помощью нержавеющей газовой подводки. Не забываем что прокладки должны быть только силиконовые или паранитовые, обычные резиновые дадут запах в дистилляте.
Вот кран и подводка через сделанный переходник.

Самый распространенный в промышленности тип теплообменника – кожухотрубник. Вариант его конструктивного исполнения зависит от задач, стоящих перед пользователями. Кожухотрубник не обязательно должен быть многотрубным – обычный рубашечный дефлегматор, прямоточный (а) или противоточный (б) холодильник типа «труба в трубе» — это тоже кожухотрубники.

Применяются и одноходовые теплообменники с перекрестноточным движением теплоносителей (в). Но наиболее эффективна и часто используемая для многотрубных теплообменников – многоходовая перекрестноточная схема (г).

При этой схеме один поток жидкости или пара движется по трубам, а навстречу ему зигзагообразно, многократно пересекая трубы, движется второй теплоноситель. Это гибрид противоточного и перекрестного вариантов, который позволяет сделать теплообменник максимально компактным и эффективным.

Принцип работы кожухотрубных теплообменников и сфера их применения

В самогоноварении многоходовые перекрестноточные холодильники принято называть кожухотрубниками (КХТ), а их однотрубный вариант – противо- или прямоточным холодильником. Соответственно, при использовании этих конструкций в качестве дефлегматоров — кожухотрубными и рубашечными дефлегматорами.

В домашних самогонных аппаратах, бражных и ректификационных колоннах подачу пара осуществляют в эти теплообменники по внутренним трубам, а охлаждающей воды – в кожух. Любого промышленного конструктора-теплотехника это бы возмутило, так как именно в трубах можно создать высокую скорость теплоносителя, значительно увеличив теплоотдачу и КПД установки. Однако у винокуров свои цели и не всегда нужен высокий КПД.

Например, в дефлегматорах для паровых колонн, наоборот, требуется смягчить градиент температур, размазать зону конденсации как можно больше по высоте, и, сконденсировав необходимую часть пара, не допустить переохлаждения флегмы. Да еще и точно регулировать этот процесс. На первый план выходят совсем другие критерии.

Среди применяемых в самогоноварении холодильников наибольшее распространение получили змеевики, прямоточники и кожухотрубники. Каждый из них имеет свою сферу использования.

Для аппаратов с низкой (до 1,5-2 л/час) производительностью наиболее рационально применение небольших проточных змеевиков. При отсутствии проточной воды змеевики тоже дают фору другим вариантам. Классический вариант – змеевик в ведре с водой. Если есть водопровод и производительность аппарата до 6-8 л/ч, то преимущество имеют прямоточники, сконструированные по принципу «труба в трубе», но с очень малым кольцевым зазором (около 1-1,5 мм). На паровую трубу спиралевидно навивают проволоку с шагом 2-3 см, которая центрирует паровую трубу и удлиняет путь охлаждающей воды. При мощностях нагрева до 4-5 кВт это самый экономичный вариант. Кожухотрубник, безусловно, может заменить прямоточник, но стоимость изготовления и расход воды будет повыше.

Кожухотрубник выступает на первый план при автономных системах охлаждения, поскольку совершенно нетребователен к давлению воды. Как правило, обычного аквариумного насоса хватает для успешной работы. Кроме того, при мощностях нагрева от 5-6 кВт и выше кожухотрубный холодильник становится практически безальтернативным вариантом, так как длина прямоточного холодильника для утилизации высоких мощностей будет нерациональной.

Для дефлегматоров бражных колонн ситуация несколько иная. При малых, до 28-30 мм, диаметрах колонн наиболее рационален обычный рубашечник (в принципе тот же кожухотрубник).

Для диаметров 40-60 мм лидером становится Это высокоточный охладитель с четкой регулируемостью мощностью и абсолютной несклонностью к завоздушиванию. Димрот позволяет настроить режимы с наименьшим переохлаждением флегмы. При работе с насадочными колоннами он, благодаря своей конструкции, дает возможность центрировать возврат флегмы, наилучшим образом орошая насадку.

Кожухотрубник выходит на передний план при системах автономного охлаждения. Орошение насадки флегмой происходит не в центре колонны, а по всей плоскости. Это менее эффективно чем у Димрота, но вполне допустимо. Расход воды при таком режиме у кожухотрубника будет ощутимо выше нежели у Димрота.

Если нужен конденсатор для колонны с жидкостным отбором, то Димрот вне конкуренции за счет точности регулировки и малого переохлаждения флегмы. Кожухотрубник также применяют для этих целей, но переохлаждения флегмы трудно избежать и расход воды будет выше.

Основной причиной популярности кожухотрубников у производителей бытовых аппаратов является то, что они более универсальны в использовании, а их детали легко унифицируются. Кроме того, применение кожухотрубных дефлегматоров в аппаратах типа «конструктор» или «перевертыш» вне конкуренции.

Расчет параметров кожухотрубного дефлегматора

Расчет необходимой площади теплообмена можно выполнить по упрощенной методике.

1. Определить коэффициент теплопередачи.

Формулы для расчетов:

R = h / λ, (м2 К)/Вт;

Rs = R1 + R2 + R3 + R4, (м2 К)/ Вт;

К = 1 / Rs, Вт/ (м2 К).

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

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

Максимальная мощность от дефлегматора нужна в режиме работы колонны на себя, что сопровождается максимальной подачей воды и минимальной её температурой на выходе. Поэтому примем, что температура воды на входе в кожухотрубник (15 — 20) — Т1 = 20 °C, на выходе (25 — 40) — Т2 = 30 °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:

Твых = 48°C.

Тср = (58 — 48) / Ln (58 / 48) = 10 / Ln(1,21) = 53 °C.

3. Рассчитать площадь теплообмена. Исходя из известного коэффициента теплопередачи (К) и средней температуры (Тср), определяем необходимую площадь поверхности для теплообмена (Sт) для требуемой тепловой мощности (N), Вт.

Sт = N / (Tср * К), м 2 ;

Если нам, к примеру, нужно утилизировать 1800 Вт, то Sт = 1800 / (53 * 1493) = 0,0227 м 2 , или 227 см 2 .

4. Геометрический расчет. Определимся с минимальным диаметром трубок. В дефлегматоре флегма идет навстречу пару, поэтому необходимо соблюсти условия для её свободного стекания в насадку без излишнего переохлаждения. Если сделать трубки слишком малого диаметра, можно спровоцировать захлеб или выброс флегмы в зону над дефлегматором и дальше в отбор, тогда о хорошей очистке от примесей можно будет просто забыть.

Минимальное суммарное сечение трубок при заданной мощности посчитаем по формуле:

Sсеч = N * 750 / V, мм 2 , где

N – мощность (кВт);

750 – парообразование (см 3 / с кВт);

V – скорость пара (м/с);

Sсеч – минимальная площадь поперечного сечения трубок (мм 2)

При расчетах дистилляторов колонного типа мощность нагрева выбирают исходя из максимальной скорости пара в колонне 1-2 м/с. Считается, что если скорость превысит 3 м/с, то пар будет гнать флегму вверх по колонне и забрасывать в отбор.

Если нужно утилизировать в дефлегматоре 1,8 кВт:

Sсеч = 1,8 * 750 / 3 = 450 мм 2 .

Если делать дефлегматор с 3 трубками, значит, площадь сечения одной трубки не меньше 450 / 3 = 150 мм 2 , внутренний диаметр – 13,8 мм. Ближайший больший из стандартных размеров труб – 16 х 1 мм (внутренний диаметр 14 мм).

При известном диаметре труб d (см) находим минимально необходимую их суммарную длину:

L= Sт / (3,14 * d);

L= 227/ (3,14* 1,6) = 45 см.

Если сделаем 3 трубки, то длина дефлегматора должна быть около 15 см.

Длину корректируют учитывая, что расстояние между перегородками должно примерно равняться внутреннему радиусу корпуса. Если число перегородок будет четным, то патрубки для подачи и слива воды окажутся на противоположных сторонах, а если нечетным – на одной стороне дефлегматора.

Увеличение или уменьшение длины труб в пределах величины радиуса бытовых колонн не создаст проблем с управляемостью или мощностью дефлегматора, так как соответствует погрешностям при расчете и может быть компенсировано дальнейшими конструктивными решениями. Можно рассмотреть варианты с 3, 5, 7 и более трубками, затем выбрать со своей точки зрения оптимальный.

Конструктивные особенности кожухотрубного теплообменника

Перегородки

Расстояние между перегородками ориентировочно равно радиусу корпуса. Чем меньше это расстояние, тем больше скорость потока и меньше возможность возникновения застойных зон.

Перегородки направляют поток поперек трубок, это ощутимо увеличивает КПД и мощность теплообменника. Также перегородки препятствуют прогибу трубок под воздействием тепловых нагрузок и увеличивают жесткость кожухотрубного дефлегматора.

В перегородках вырезают сегменты для прохода воды. Сегменты должны быть не меньше площади сечения патрубков для подачи воды. Обычно эта величина составляет около 25-30% от площади перегородки. В любом случае, сегменты должны обеспечить равенство скорости воды по всей траектории движения, как в трубном пучке, так и зазоре между пучком и корпусом.

Для дефлегматора, несмотря на его небольшую (150-200 мм) длину, есть смысл сделать несколько перегородок. Если их число будет четным, штуцеры окажутся на противоположных сторонах, если нечетным – на одной стороне дефлегматора.

При установке поперечных перегородок важно обеспечить как можно меньший зазор между корпусом и перегородкой.

Трубки

Толщина стенок трубок особого значения не имеет. Разность коэффициента теплопередачи для толщины стенки 0,5 и 1,5 мм ничтожно мала. По факту трубки являются термически прозрачными. Выбор между медью и нержавейкой, с точки зрения теплопроводности, также теряет смысл. При выборе нужно исходить из эксплуатационных или технологических свойств.

При разметке трубной доски руководствуются тем, что расстояния между осями трубок должно быть одинаковым. Обычно их размещают в вершинах и по сторонам правильного треугольника или шестиугольника. По этим схемам при одном и том же шаге возможно разместить максимальное количество трубок. Центральная трубка чаще всего становится проблемной, если расстояния между трубками в пучке не одинаковы.

На рисунке показан пример правильного расположения отверстий.

Для удобства сварки расстояние между трубками не стоит делать меньше 3 мм. Для обеспечения прочности соединений материал трубной решетки должен быть более твердым, чем материал труб, а зазор между решеткой и трубами – не более 1,5% от диаметра труб.

При сварке концы труб должны выступать над решеткой на расстояние равное толщине стенки. В наших примерах – на 1 мм, это позволит сделать качественный шов, оплавив трубу.

Расчет параметров кожухотрубного холодильника

Главное отличие кожухотрубного холодильника от дефлегматора состоит в том, что флегма в холодильнике течет в одном направлении с паром, поэтому слой флегмы в зоне конденсации увеличивается от минимального до максимального более плавно, а средняя его толщина несколько больше.

Для расчетов рекомендуем задавать толщину, равную 0,8 мм. В дефлегматоре же все наоборот – вначале толстый слой флегмы, слившейся со всей поверхности, встречает пар и практически не дает ему полноценно конденсироваться. Затем, преодолев этот барьер, пар попадает в зону с минимальной, порядка 0,5 мм толщиной, пленки флегмы. Это толщина на уровне её динамического удержания, конденсация происходит, в основном, в этой зоне.

Приняв среднюю толщину слоя флегмы равной 0,8 мм, на конкретном примере рассмотрим особенности расчета параметров кожухотрубного холодильника по упрощенной методике.

Максимальные требования по мощности к холодильнику предъявляет первая перегонка, для которой и делают расчет. Полезная мощность нагрева – 4,5 кВт. Температура воды на входе – 20 °C, на выходе – 30 °C, пара – 92 °C.

Твх = 92 — 20 = 72 °C;

Твых = 92 — 30 = 62 °C;

Тср = (72 — 62)/ Ln (72 / 62) = 67 °C.

Площадь теплообмена:

Sт = 4500 / (67 * 855,6) = 787 см².

Минимальная суммарная площадь сечения труб:

S сеч = 4.5*750/10= 338 мм²;

Выбираем 7-ми трубный холодильник. Площадь сечения одной трубы: 338 / 7 = 48 мм или внутренний диаметр 8 мм. Из стандартного ассортимента труб подходит 10х1 мм (с внутренним диаметром 8 мм).

Внимание! При расчете длины холодильника нужен внешний диаметр – 10 мм.

Определяем длину трубок холодильника:

L= 787 / 3,14 / 1 = 250 см, следовательно, длина одной трубки: 250 / 7 = 36 см.

Проводим уточнение длинны: если корпус холодильника выполнен из трубы с внутренним диаметром 50 мм, то между перегородками должно быть 25 мм.

36 / 2,5 = 14,4.

Следовательно, можно сделать 14 перегородок и получить патрубки ввода-вывода воды в разные стороны, или 15 перегородок и патрубки будут смотреть в одну сторону, также слегка подрастет мощность. Выбираем 15 перегородок и корректируем длину трубок до 37,5 мм.

Чертежи кожухотрубных дефлегматоров и холодильников

Производители не спешат делиться своими чертежами кожухотрубных теплообменников, а домашние мастера не особо в них нуждаются, но всё же некоторые схемы есть в публичном доступе.

Послесловие

Не следует забывать, что всё вышесказанное – теоретический расчет по упрощенной методике. Теплотехнические расчеты намного сложней, но в реальном бытовом диапазоне изменения мощностей нагрева и других параметров методика дает корректные результаты.

На практике коэффициент теплопередачи может оказаться другим. Например, из-за повышенной шероховатости внутренней поверхности труб слой флегмы станет выше расчетного, или холодильник будет расположен не вертикально, а под углом, что изменит его характеристики. Вариантов много.

Расчет позволяет достаточно точно определить размеры теплообменника, проверить как повлияет на характеристики изменение диаметра труб и без лишних затрат отвергнуть все негодные или гарантированно худшие варианты.