Как улучшить состав самогона или для чего нужен дефлегматор? Какой лучше, как сделать своими руками. Что из себя представляет дефлегматор для самогонного аппарата, его домашнее изготовление

Дефлегматор: важный элемент самогонного аппарата и его особенности

Самогонный аппарат с сухопарником. Встречаются и другие названия этого узла: отстойник, прикубник. Выберем следующее обозначение, дефлегматор. Оно является наиболее точным, поэтому и будет использоваться далее в данной статье.

Чтобы лучше разобраться в особенностях функционирования дефлегматора, обратимся сначала к теории. Итоговым продуктом, который может быть создан с использованием перегонки в классическом аппарате, является брага (спирт-сырец). В число ее составляющих входят не только нужные компоненты, но и те примеси, которые необходимо удалить. Жирные кислоты, насыщенные спирты, альдегиды – именно эти и некоторые ингредиенты называются в целом сивушными маслами. Они придают продукции неприятный вкус и запах, изменяют его цвет.

Отделение их может быть произведено с учетом следующих факторов:

Температура кипения этилового спирта, 78°С, меньше, чем соответствующий параметр перечисленных выше примесей.

Сивушные масла могут испаряться в достаточно больших количествах при наличии отмеченной температуры.

На практике эти особенности используются следующим образом. В дефлегматоре создаются условия, подходящие для конденсации. При этом надо помнить, что в ходе данного процесса происходит постоянный подвод тепла с новыми порциями пара, что приводит к повторному испарению этилового спирта. Однако, для иных фракций этого уровня температуры недостаточно, поэтому они задерживаются в данной емкости, накапливаются в нижней ее части.

Самогонный аппарат создает пар, в котором содержится этиловый спирт и различные посторонние примеси.

При поступлении его в емкость с определенным давлением происходит некоторое понижение температуры за счет передачи тепла стенкам устройства и дальнейшему отводу его в окружающую атмосферу.

На внутренних поверхностях емкости дефлегматора образуется конденсат. В рабочем объеме падает давление пара.

Ненужные фракции, температура кипения которых выше, скапливаются в нижней части емкости. В последующем они удаляются из нее.

Кипение этилового спирта продолжается. Этот компонент вместе с паром выходит в другое отверстие. Далее по трубке пар с этиловым спиртом поступает на змеевик, где и происходит его конденсация.

Самогонные аппараты Аламбики

Как видите, принцип работы дефлегматора достаточно прост, но при этом такая не сложная в реализации технология позволяет получить достаточно высокое качество очистки, вполне сопоставимое с классической двойной перегонкой. Внимательный читатель уже заметил, что при осуществлении рабочих операций мы не используем никакие дополнительные нагревы, длительные по времени процедуры. Фактически, после соответствующей настройки, весь процесс происходит самостоятельно, без вмешательства пользователя. Ему надо только периодически опорожнять накопительную емкость дефлегматора, удалять из нее собранные там сивушные масла.

Подчеркнем, что наличие подобного элемента в общей системе автоматически блокирует случайное попадание браги в готовый продукт, что может произойти в процессе выполнения рабочих операций, при сильном нагреве, например. Чтобы такой «предохранитель» выполнял данную функцию безупречно, достаточно будет входную трубку разместить на 8-10 мм ниже, чем выходную.

Отдельно стоит разобраться с отводом тепла. В данном случае он выполняет особо важную роль. Такой процесс будет зависеть от толщины стенок емкости, их площади, теплопроводности материала, из которого они изготовлены, внешней и внутренней температуры. Надо учитывать, что внутри емкости температура не будет меняться существенно при использовании для нагрева разных мощностей. На практике это означает, что при кипячении браги с подводом к нагревательному элементу одного или двух киловатт электроэнергии, температура пара будет приблизительно одной и той же.

С другой стороны, надо не забывать о том, что при тех же условиях будет существенно изменяться давление (при более интенсивном кипении браги). Таким образом, количество тепла, проходящее за единицу времени через ограниченный объем будет разным. Отличаться будут и его потери. Если говорить о практическом значении, следует отметить, что при меньшей мощности можно будет получить меньшее давление, а, следовательно, более интенсивную конденсацию ненужных фракций, кипящих при высоких температурах.

В каждом конкретном случае потребуется подстройка дефлегматора под характеристики, которыми обладает определенный самогонный аппарат. Достаточно часто для создания такого элемента используются прозрачные стеклянные банки. Они стоят недорого, выпускаются разными по объему. С их помощью облегчается визуальный контроль. При накоплении достаточно большого количества сивушных масел эти отходы могут быть быстро удалены.

Стандартная жестяная крышка подойдет для изготовления верхней части дефлегматора. К ней припаиваются входные и выходные трубки. Достаточно просто будет обеспечить необходимую герметичность в месте соединения крышки и банки. Чтобы улучшить теплообмен, можно использовать внешний обдув емкости с использованием соответствующего вентилятора, иного оборудования. Некоторые пользователи создают специальные системы охлаждения с использованием змеевиков. Такие конструкции сложнее, но они позволяют производить более эффективный отвод лишнего тепла.

При использовании данной технологии открывается широкое поле деятельности для реализации самых разных проектов:

Дефлегматор может быть создан с использованием единичных медных трубок (для входа и выхода), каждая их которых фиксируется на крышке с использованием резьбовых соединений. Для лучшей герметичности следует использовать специальную сантехническую ленту, рассчитанную на соответствующий температурный диапазон.

Для экспериментов с уменьшением давления, можно попробовать разное количество трубок. После получения нужного результата, качественную герметизацию обеспечит заливка узла необходимым количеством припоя.

Если самогонный аппарат невелик по размерам и не требуется особо высокая производительность, то и банку можно подобрать соответствующую, не большую.

Понятно, что в каждом определенном варианте будут разные результаты. Тем не менее, можно привести примерные цифры, которые были получены в результате проведенных опытов:

Крепость итогового продукта – от 42° до 47°.

Количество полученного самогона – 6 литров.

Количество собранных сивушных масел – от 250 до 350 мл.

Отходы этого производства представляют собой смесь, обладающую неприятным запахом. Она должна своевременно удаляться в канализацию. Не надо думать о том, что дефлегматор является избыточным элементом. Он не дорого, но при этом весьма эффективен. Его применение высоко ценится любителями и профессионалами. Конечно, только одно это устройство не способно само по себе обеспечить идеальный результат. Он будет получен только при использовании качественных исходных продуктов. Потребуется тщательное приготовление браги с точным соблюдением нужных режимов. Не менее важными являются конструкции аппаратов, материалы, из которых они изготовлены, правильный подбор алгоритмов работы с ними.

Дефлегматор — это устройство в самогонном аппарате, предназначенное для очищения паров спирта от части вредных примесей. В первую очередь он охлаждает кипящие при высокой температуре примеси , а сам этиловый спирт проходит сквозь это устройство дальше к основному холодильнику. Вредный конденсат, который не может пройти сквозь это устройство, называется флегмой.

Существует несколько видов дефлегматоров. Наша конечная задача определить, какой из них лучше справляется со своей задачей. Возможно, есть даже смысл его изготовить своими силами, если достойный вариантов в специализированном магазине вы не найдёте.

Дефлегматор представляет из себя вертикальную трубку из нержавейки или меди, вокруг которой по контуру двигается охлаждающая вода. Насыщенный вредными примесями и спиртом пар, проходя через этот небольшой холодильник, охлаждается. Часть примесей, конденсируясь в пар, стекает на дно самогонного аппарата. Спиртовые пары же пролетают сквозь трубку и движутся дальше к основному холодильнику, где они уже конденсируются в конечный продукт.

Какие бывают дефлегматоры

На самом деле всего существует только 2 вида: прямоточный (пленочный) и Димрота (со змеевиком внутри) . Всё остальное это аналоги того или иного вида. Мы покажем в картинках, как они выглядят и чем отличаются.

Прямоточный

Концепция «трубка в трубке». Между трубками течёт вода, которая охлаждает в первую очередь внутреннюю трубу и задерживает движение паров. Отверстие может быть как одно большое, так и несколько маленьких. Пары конденсируются непосредственно на стенках трубы и медленно стекают обратно.

Рубашечный (с одним отверстием)
Кожухотрубчатый

Димрота

В этом случае охлаждение происходит не в стенках дефлегматора, а непосредственно через змеевик внутри трубки. Благодаря такому шагу, повышается площадь соприкосновения пара с охлаждающим элементом и устройство работает эффективнее.

Он может быть как металлическим , так и стеклянным .

Пар поднимается по этой трубке и охлаждается змеевиком внутри.

Какой дефлегматор лучше

Предпочтение самогонщиков было однозначно отдано кожухотрубчатому дефлегматору (с 3 или 5 трубками внутри). С его помощью лучше всего корректируется температура во время перегонки браги, испарения реагируют моментально. Недостаток состоит в том, что настроить его довольно сложно, начинающий самогонщик может попусту не справиться с этой задачей.

Эффективность дефлегматора в зависимости от количества трубочек внутри.

Изменение подачи воды немного хуже корректирует весь процесс, но его вполне достаточно для адекватной работы устройства.

Если речь идёт о производителях, то однозначного ответа мы вам не дадим, так как каждая лягушка хвалит своё болото.

Лучше всего ориентироваться на размеры дефлегматора — чем он больше, тем эффективнее работает (в большинстве случаев).

Нужен ли дефлегматор вообще

Ещё один интересный вопрос, часто поднимающийся на форумах. По мнению противников дефлегматоров, это устройство настолько неэффективно, что использовать его бессмысленно. Разницу с ним и без него практически не ощущается, в результате чего и тратить на него деньги смысла нет.

Наше субъективное мнение следующее : если хоть на 1% дистиллят или ректификат можно сделать чище , то этим нужно пользоваться. Пусть этот небольшой холодильник и не уберёт все вредные фракции из алкоголя, но какую-то часть точно удержит. А что-то явно лучше, чем ничего.

Когда речь идёт о качестве самогона, нам кажется странным экономить на собственном здоровье.

Классический кожухотрубный дефлегматор для самогонного аппарата с трубками подачи и обратки.

Как изготовить дефлегматор своими руками

Это устройство довольно часто путают с , поэтому в интернете вы можете найти много инструкций, которые вводят всех в заблуждение. Трёхлитровая банка с двумя трубками не может быть дефлегматором, это классический сухопарник.

Если делать всё по уму, то себестоимость нашего устройства может быть даже выше, чем в магазине. Дело в том, что нам нужно будет найти хороший металл, воспользоваться услугами токаря и сварщика и то ещё это не всё. Поэтому в большинстве случаев целесообразно его просто купить и не париться.

Если для вас это не выход. тогда советуем посмотреть видеоинструкцию по изготовлению дефлегматора своими силами от Красноговорской Крепости . Первый ролик я решил не выкладывать, так как там была только теория по выбору диаметра и количества трубок в самом устройстве. Второй же ролик сразу же показывает практику, поэтому рекомендуем вам его посмотреть.

Чтобы приготовить хороший алкогольный напиток в домашних условиях, нужно ясно представлять, как осуществляется процедура его изготовления и иметь для этого все необходимое оборудование. Кроме перегонного куба и холодильника, в составе оборудования должен присутствовать и дефлегматор для самогонного аппарата.

Он бывает разных размеров, может быть изготовлен в домашних условиях или приобретен в собранном виде в специализированном магазине. Качество напрямую зависит от оборудования, используемого при изготовлении напитка.

Что такое дефлегматор?

Дефлегматор часто называют прикубником или сухопарником. Он представляет собой емкость с тонкими стенками маленького объема, из которой сверху выходят 2 трубки. Через 1 из них поступает жидкость, а через другую удаляется газообразный спирт. Это приспособление не должно быть обязательно установлено на самогоном аппарате, но многие профессиональные самогонщики рекомендуют его к применению.

Самогонный аппарат с дефлегматором способен производить качественный и вкусный самогон. В большинстве случаев у людей, которые производят напиток в домашних условиях, дефлегматор выглядит, как стеклянная банка с железной крышкой и медными трубками.

Основные функции устройства

Чтобы выяснить, как работает дефлегматор, достаточно вспомнить школьный курс химии. Устройство отсеивает ненужные химические соединения. Оно напоминает холодильник, который снижает температуру жидкости в самогоном аппарате на стадии перегонки.

Принцип работы дефлегматора заключается в том, что когда происходит кипение , спирт испаряется, а вредные примеси, именуемые сивушными маслами, остаются в емкости. Благодаря этому опасные соединения не попадают в готовый продукт.

К тому же, когда корпус устройства нагревается, происходит снижение интенсивности конденсации, а оставшаяся часть пара выходит в отбор. Накопившийся конденсат также испаряется и следом уходит в отбор. Затем пар с высоким содержанием спирта остывает и движется по конструкции самогонного аппарата.

Еще одной важной функцией устройства является то, что оно не позволяет браге оказаться в готовом напитке. И даже если процесс изготовления будет нарушен, дефлегматор примет на себя удар и убережет чистый самогон от попадания браги. Для того чтобы не допустить порчи самогона, изготавливая это устройство, необходимо входную трубку расположить на 15 мм ниже выходной.

Как устроен дефлегматор?

Устройство дефлегматора может быть разным. Есть десятки модификаций устройства. В большинстве случаев конструкция состоит из следующих элементов:

1. Металлический или стеклянный корпус цилиндрической формы. Он бывает разных размеров, что в свою очередь зависит от объема перегонного куба.
2. Насадка-фильтр. Состоит из маленьких палочек из стекла малого диаметра, по обеим сторонам которых устанавливаются заглушки сетчатой формы.
3. Обратный холодильник, который дает возможность сделать напиток крепче, благодаря тому, что он позволяет сконденсировать пары, тем самым возвращая их в камеру для перегонки с основной жидкостью.
4. Термометр, позволяющий контролировать степень нагрева смеси.
5. Сливной клапан для отработанных веществ, позволяющий удалить ненужную жидкость. При этом не нужно разбирать устройство.
6. Штуцеры и соединения с резьбой
7. Трубки из стекла или металла разных диаметров.

Как сделать своими руками?

Для начала, чтобы ответить на вопрос о том, как сделать дефлегматор своими руками, нужно понять,что вряд ли получится изготовить устройство, которое по своему качеству сравнится с промышленными моделями. Нужно знать, что есть множество способов, с помощью которых можно изготовить данное приспособление, главное, выбрать подходящий. Перед началом работы также стоит учесть, что от качества сборки напрямую зависит то, как хорошо будет работать устройство и будут ли возникать непредвиденные ситуации.

Тем, кто только начал пробовать свои силы в самогоноварении, для изготовления дефлегматора достаточно будет использовать стеклянная банку с закручивающейся металлической крышкой.
При таком способе не нужно заниматься сваркой, а данная конструкция считается надежной. Таким образом удастся повысить качество самогона и усовершенствовать сам аппарат.

Объем емкости будет зависеть от размеров установки. В большинстве случаев используют банки на 1,5 л. Также в дальнейшем понадобятся штуцеры, гайки, и термостойкий клей.

Для того чтобы изготовить дефлегматор своими руками, нужно выполнить следующие действия:

1. Определить места отверстий для крепления штуцеров на железной крышке с учетом диаметра каждого из них.
2. Высверлить отверстия широким сверлом или вырезать шилом.
3. По контуру отверстий нанести термостойкий клей
4. Закрепить штуцеры и с помощью гаек зафиксировать на них трубки, располагая входную на 1 см ниже выходной.
5. Подсоединить устройство к самогонному аппарату между холодильником и перегонным кубом.
6. Теперь для начала можно попробовать в небольших количествах, оценивая качество готового продукта.

Преимущества устройства

1. Снижается количество вредных примесей, которые ухудшают вкус напитка. Если устройство было изготовлено в соответствии с нормами или приобреталось в магазине, то после перегонки самогон не нуждается в обработке химическими веществами.
2. Этот способ обработки считается самым практичным, т. к. с его помощью в ходе всего 1 перегонки можно получать на выходе большое количества напитка, с содержанием спирта до 96 %. К тому же крепость можно регулировать с помощью дефлегматора.
3. Устройство помогает не допустить попадания браги в готовый напиток, что избавит от последующих процессов перегонки жидкости.
4. Дефлегматор для самогонного устройства можно использовать в качестве ароматизирующего приспособления. Если положить в емкость кусочек яблока, апельсина или свежие ягодные плоды, можно добиться того, что самогон обретет неповторимый аромат и приятные вкусовые качества

Таким образом, хотя дефлегматор и не является обязательной частью самогонного аппарата, трудно представить процесс получения качественного и вкусного напитка без его применения.

Чтобы приготовить крепкий и чистый домашний алкоголь, необходимо четко знать технологию перегонки и использовать новейшие достижения технического прогресса по очистке самогона от вредоносных примесей. Именно дефлегматор, применяемый довольно часто в конструкции самогонного аппарата, играет роль надежного фильтра, который отсеивает все вредные флегмы, называемые головами и хвостами.

Конструкция и габариты таких устройств бывают разными, некоторые опытные винокуры самостоятельно делают такие изделия, но для более качественного отсеивания всех примесей лучше купить заводскую модель. Как выглядит дефлегматор, его назначение и принцип действия вы узнаете, внимательно прочитав эту статью.

Это устройство, которое осуществляет конденсацию флегм, находящихся в составе спиртосодержащих паров, выходящих из перегонного куба. Это устройство имеет несколько названий, о его необходимости идут давние споры, некоторые самогонщики уверяют, что его использование повышает время перегонки.

Это утверждение довольно спорно, но то, что эти изделия очищают пары от сивушных масел и других вредоносных примесей, не поддается сомнению. Для простого самогонного аппарата используют сухопарники, где оседают фракции, имеющие температуру кипения выше спирта, кроме этого, такие устройства предотвращают проникновение мелких брызг браги во время ее кипения.

Конструкция любого сухопарника отличается довольно примитивным строением, но ее можно усовершенствовать, а в результате самогон станет только чище, избавится от неприятного запаха. Дефлегматор - это своеобразный отстойник, в котором при активном очищении оседают практически все сивушные масла, которые своим присутствием портят вкус и запах самогона, они являются основной причиной отравления некачественным продуктом перегонки.

Основные функции

Самогонные аппараты отличаются по конструкции, но принцип работы у них идентичный, но если у них нет сухопарника и качественного охладителя, то получить высокого качества крепкий домашний напиток будет весьма проблематично. Скорее всего, на выходе будет самогон низкого качества и вкуса с характерным запахом сырья, из которого он был приготовлен.

Каждая деталь аппаратов для перегонки выполняет свои функции, поэтому правильный дефлегматор помогает:

1. Улучшить вкусовые качества домашнего алкоголя, устранить неприятный запах и привкус, а также оказать влияние на крепость самогона.
2. Избежать проникновения мельчайших частиц кипящей браги в спиртосодержащие пары, что значительно влияет на качество и вкус. Такая защита позволяет не проводить повторную дистилляцию.
3. Отделяет головы и хвосты, их отсутствие намного повышает конечный продукт.

Сухопарник можно использовать для ароматизации самогона: если он разборного типа, то внутрь укладывают разные ароматизаторы: цедра лимона или апельсина, пряности или сушеные ягоды, для терпкости любители добавляют палочки корицы. Некоторые самогонщики добавляют несколько сухопарников в ряд, что позволяет добиться высокой крепости напитка, отличный вариант, когда сухопарник стеклянный: это позволяет визуально следить за уровнем наполнения.

Ректификационные изделия колонного типа обязательно имеют дефлегматор в высшей точке конструкции, кроме этого, роль фильтра играет и сама труба колонны, выполненная с царгой - именно такая конструкция позволяет домашним винокурам добиться производства чистого спирта 96 градусов, обычный аппарат такого качества достигнуть не может, его предел - 80% плотности.

Как работает

Принцип действия основан на следующем:

1. Спирт начинает кипеть при более низкой температуре, чем сивушные масла и другие вредоносные примеси, содержащиеся в исходном продукте - браге, но для эффективности всего процесса ее нагревают до активного кипения.
2. Испаряющийся спирт попадает в сухопарник, в котором сохраняется температура кипения спирта. Другие примеси конденсируются на стенки устройства и стекают в его нижнюю часть.
3. Очищенные пары продолжают движение к охладителю и превращаются в нем в крепкий напиток хорошего качества.

Дефлегматор по своей сути - это эффективный заслон на пути сивухи и всех вредоносных примесей, именно он позволяет значительно улучшить вкус, повысить до максимума крепость самодельного алкоголя. В конструкции современных аппаратов для домашнего самогоноварения применяются сразу два сухопарника: один для очистки, а другой для ароматизации.

Для эффективной очистки и ароматизации элитных сортов домашнего крепкого алкоголя при их дистилляции, например, бренди, ром и виски используют три дефлегматора, что позволяет получать на выходе весьма качественный напиток.

Виды

Все используемые в современном производстве домашнего самогона изделия можно условно разделить на два основных класса: пленочного типа и остальные.

Разница заключается только в том, что в первом варианте отсутствуют дополнительные элементы - флегмы контактируют с пограничными парами и конденсируются на вертикальных стенках конструкции, с нее же и испаряются при нагревании.

Вот только несколько видов дефлегматоров с различными наполнителями из инертных материалов:

• Le Chatelier;
• Бунзена;
• елочного типа;
• насадочные;
• Димрота.

Название может быть разным, здесь все зависит от используемых деталей и принципа функционирования: например, изделие Димрота основано на стандартном действии, когда выпавший конденсат возвращается в емкость для браги, а не в сосуд с уже готовым продуктом дистилляции. Именно такую конструкцию специалисты считают практичной и удобной для использования.

Вся конструкция выполнена из закаленного стекла, которое способно выдерживать высокую температуру, от такого материала никогда не портится вкус самогона. Для охлаждения достаточно использовать проточную воду из обычного водопровода.

Основные преимущества

Самогонные аппараты с сухопарниками и ректификационные колонны с дефлегматорами - это особый вид домашнего оборудования с устройствами для эффективной очистки паров дистиллята. Наличие таких изделий позволяет:

1. Существенно повысить очистку конечного продукта, обеспечивая во время прохождения спиртосодержащих паров через конструкцию удаление всех посторонних примесей. Полученный самогон не требует повторной перегонки, он высокой крепости, отличается оригинальным вкусом и приятным запахом.
2. Если устройство сделано в заводских условиях из качественной пищевой стали, то дистиллят не требуется очищать ни механическими способами, ни тем более химическими веществами.
3. Когда дефлегматор вмонтирован в колонну, то на выходе винокур получает напиток высшего качества с крепостью 96%.
4. Применение сухопарников в самогонных аппаратах позволит эффективно очистить самогон, никакие химические способы такого уровня очистки не могут обеспечить.
5. Дефлегматор по своей сути - это непреодолимый барьер для мелких брызг кипящей основы, из которой перегоняется дистиллят, его использование гарантирует, что вторая перегонка отпадает полностью.
6. Сухопарники используются для ароматизации - здесь каждый винокур может использовать свою фантазию без ограничений.

Вышеперечисленные методы позволяют получать в домашних условиях крепкие спиртные напитки, по качеству намного превосходящие магазинные аналоги, а разнообразие разведенного материала может составить существенную конкуренцию наливкам и ликерам заводского исполнения. Дело здесь не только в качестве дистиллята - для производства домашних наливок, а также ликеров винокуры применяют только качественные, природные ингредиенты: сушеные ягоды или фрукты, а на заводах добавляют эссенции и химические вытяжки.

Выводы

Опытный домашний мастер по перегонке дистиллята может похвастать не только высокой очисткой самогона, чистым, как слеза младенца, но и делать наливки, ликеры, ароматные композиции на базе полученного продукта. Удивить родственников водкой домашнего разлива без запаха и привкуса - это одно, а порадовать их оригинальными элитными сортами домашнего алкоголя типа чача, виски, бренди, ром или густая сливовица - это уже высший пилотаж.

Для отличной перегонки необходимо приобрести оборудование из материалов высокого качества - пищевая или медицинская нержавеющая сталь или медь, что будет залогом долгой эксплуатации и отличной производительности.

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.