Dari sudut mata saya, saya melihat di salah satu forum diskusi lain tentang topik “bagaimana menyuplai air ke lemari es, menuju uap atau sepanjang jalan,” di mana mereka merujuk pada artikel saya tentang pembangunan ruang ketel . Saya belum pernah menyentuh topik ini sebelumnya, jadi saya memutuskan untuk mengungkapkan pendapat saya secara terpisah di artikel ini.
Pada rancangan BC yang saya usulkan, air dialirkan ke alat dari bawah dan ternyata masuk ke reflux condenser bersama uap (aliran maju), dan masuk ke lemari es dengan arah berlawanan (aliran balik). Apakah itu benar? Teori klasik penukar panas menyatakan bahwa penukar panas aliran balik lebih efisien dibandingkan penukar panas aliran langsung. Hal ini dapat diilustrasikan dengan sebuah gambar.
Gambar a menunjukkan penukar panas aliran langsung, gambar b menunjukkan penukar panas aliran berlawanan. Seperti dapat dilihat dari grafik suhu, dengan aliran balik, suhu cairan pendingin panas A di saluran keluar lebih rendah (titik Y), dan suhu cairan pendingin dingin B lebih tinggi (titik Z) dibandingkan dengan aliran maju. Fakta ini dijelaskan oleh fakta bahwa dalam penukar panas aliran langsung, suhu cairan pendingin diratakan ke nilai rata-rata tertentu, dan dalam penukar panas aliran balik, suhu cairan pendingin panas mendekati suhu cairan pendingin dan sebaliknya. sebaliknya. Delta suhu (aliran panas) dalam kasus penukar panas aliran balik lebih besar. Oleh karena itu, efisiensi aliran balik lebih tinggi, dapat dibuat lebih kompak (atau akan lebih efektif dengan dimensi yang sama). Segalanya tampak jelas.
Tapi, seperti biasa, dari peraturan umum ada pengecualian. DI DALAM pada kasus ini pengecualian ini menyatakan bahwa jika suhu salah satu cairan pendingin tidak berubah terus menerus, tetapi hanya sampai nilai tertentu(yang terjadi selama kondensasi atau penguapan), maka panas mengalir di pilihan yang berbeda koneksi menjadi sama. Inilah yang terjadi pada kasus kondensor refluks. Tugas kita adalah mempertahankan suhu uap tertentu (untuk ekstraksi uap - titik didih alkohol, untuk cairan - suhu kondensasinya, pada kenyataannya, suhu ini praktis sama). Dalam kasus lemari es aliran langsung (di artikel lain, karena kebiasaan, saya salah menyebutnya aliran langsung, meskipun bisa juga aliran balik), tugasnya agak berbeda - memadatkan produk dan kemudian mendinginkannya. dengan suhu air pendingin, mis. secara klasik “pertukaran panas”. Ternyata kondensor refluks BC tidak masalah cara menyambungnya, tapi kulkas perlu disambung sebaliknya.
Ada satu hal lagi di sini. Selalu ada gas terlarut dalam air, yang cenderung dilepaskan ketika suhu naik dan terbentuk “udara” di dalam sistem, bahkan menyebabkan kemacetan. Oleh karena itu, lebih bijaksana untuk menyuplai air ke kondensor refluks jaket dari bawah, tidak termasuk ventilasi - aliran air menghilangkan gelembung udara. Dengan aliran kecil melalui kondensor refluks, Anda dapat mengamati pembentukan gelembung udara di bagian paling atas tabung silikon keluar pada puncak proses - ini dia.
Dengan demikian , disarankan untuk menghubungkan pasokan air ke BC dari bawah - secara bersamaan ke kondensor refluks (aliran maju) dan menuju lemari es (aliran balik).
Sudah lama diketahui bahwa minuman keras yang disiapkan dengan benar tidak menyebabkan mabuk parah. Lebih baik memurnikan uap alkohol segera selama penyulingan daripada nanti. obat tradisional. Lagi pula, jika tidak dibersihkan dengan benar, mereka bahkan mungkin tidak bisa menyelamatkan minuman yang rusak. Apa yang dapat membantu memisahkan pecahan secara akurat? Setiap minuman nabati, jika dengan bangga disebut kolom, memiliki kondensor refluks. Dengan cara lain disebut juga kulkas penguatan. Tanpa kondensor refluks, tabung logam yang naik ke atas penyulingan hanyalah sebuah tabung. Mengapa diperlukan dan apa prinsip pengoperasian kondensor refluks dalam penyulingan nabati? Semuanya sangat sederhana. Mari kita mulai dengan desain dan lokasinya.
Perangkat kondensor refluks nabati
Refluks kondensor (penguat kulkas) adalah sesuatu seperti “jaket air” yang terletak di bagian atas kolom. Intinya, desain bagian kolom dengan kondensor refluks adalah dua tabung konsentris dengan diameter berbeda. Tabung bagian luar dilas ke bagian dalam, dan ruang di antara keduanya disediakan air dingin. Terkadang kondensor refluks dapat dilepas, namun paling sering dipasang secara permanen pada kolom itu sendiri. Zona kondensor refluks tidak mempunyai sambungan internal. Dalam hal ini, kondensor refluks kolom distilasi tidak berbeda dengan kondensor konvensional kolom tumbuk. Sangat efisien kolom distilasi mungkin tidak memiliki kondensor refluks, tetapi tidak mungkin untuk menyaring tumbukan pada kolom seperti itu: itu akan “menyumbat” nosel, tidak peduli mana yang digunakan. Oleh karena itu, rumah tangga perangkat kolom Mereka memiliki kondensor refluks untuk distilasi “dalam mode moonshine still”. Oleh karena itu, ketika merencanakan (sebaiknya memilih merek perangkat), perhatikan Perhatian khusus pada kemungkinan mode operasinya.
Prinsip pengoperasian kondensor refluks
Inti dari perangkat ini adalah mencipta suhu yang diinginkan untuk pemurnian dan penguatan uap alkohol karena pendinginannya dan apa yang disebut kondensasi prioritas.
Mari kita jelaskan dengan sebuah contoh.
Dalam mode operasi kolom self-propelled (gandum atau distilasi), kondensasi lengkap semua uap yang berasal dari alembik. Pada tahap ini, aliran pendinginan maksimum disuplai ke kondensor refluks. Semua kondensat mengalir ke bawah kolom menuju bagian uap baru. Ketika keduanya bertemu, terjadi penguapan sebagian karena pemanasan cairan (refluks). Ketika kolom memanas dan memasuki mode operasi, terjadi pemisahan wilayah suhu di dalamnya. Uap zat yang titik didihnya lebih rendah akan mengembun di bagian atas, dan uap yang titik didihnya lebih tinggi di bagian bawah. Segera setelah mode ini ditetapkan, pendinginan kondensor refluks dapat dikurangi.
Temperatur harus diatur sedemikian rupa sehingga “menggeser” area penguapan fraksi yang bertitik didih rendah ke area atas kondensor refluks. Dalam hal ini, semua fraksi dengan titik didih rendah akan mulai menguap di sini dan selanjutnya masuk ke lemari es kondensasi, sementara semua fraksi lainnya tidak akan dapat meninggalkan kolom. Setelah fraksi dengan titik didih rendah (kepala) dipilih, suhu dalam kolom berubah lagi, sehingga kini fraksi utama “badan” menguap di wilayah atas kondensor refluks yang sama. Dengan cara ini, semua komponen campuran yang ada dapat dipisahkan suhu yang berbeda mendidih. Ternyata reflux condenser merupakan “penghalang” yang dapat memisahkan komponen-komponen cairan dengan jelas. Penting untuk diingat bahwa penyesuaian pendinginan harus dilakukan semulus dan “sedikit demi sedikit” mungkin, karena sistem memerlukan waktu untuk mencapai keseimbangan baru. Biasanya ini membutuhkan waktu 20-30 detik.
Jenis kondensor refluks
Meskipun prinsip pengoperasian kondensor refluks sama, desain dan ukurannya mungkin berbeda. Semakin besar bidang kontak antara refluks dan steam (dalam batas tertentu), dan semakin tepat pengaturan suhunya, maka semakin besar pula kapasitas pemisahan reflux condenser. Dan hanya ada dua desain: aliran langsung dan kondensor refluks Dimroth. Terkadang mereka bingung, mencampurkan semuanya menjadi satu.
Dephlegmator aliran langsung adalah “tabung dalam tabung” yang dijelaskan di atas. Namun kondensor refluks Dimroth memiliki desain yang sedikit berbeda. Dibuat dalam bentuk tabung, di dalamnya terdapat tabung kedua berbentuk spiral. Di bagian dalam itulah air disuplai, dan di sini cairan mengembun. Karena bentuk spiral, area kontak fase cair-uap meningkat, dan akibatnya, efisiensi pemisahan. Keuntungan lain dari desain ini adalah kontak fase ini terjadi di zona suhu maksimum - di tengah tabung. Dan ini juga membantu pembersihan yang lebih baik uap alkohol, bahkan
Namun, meskipun nama-nama ini digunakan secara luas, jika Anda menganalisis banyak informasi di Internet, terdapat kebingungan yang meluas mengenai tujuan perangkat ini. Terutama banyak perbedaan dalam fungsi dan esensi pengoperasian refluks kondensor dan ketel uap. Mari kita cari tahu dan mulai dengan dasar-dasarnya.
Rektifikasi dan distilasi
Distilasi- Ini adalah penguapan yang diikuti dengan kondensasi uap. Inilah yang terjadi jika menggunakan jenis minuman nabati yang paling sederhana.
Pembetulan- pemisahan campuran menjadi pecahan-pecahan akibat pergerakan uap berlawanan arah dan uap yang sama mengembun menjadi cairan (refluks).
Dengan demikian, terlihat bahwa pada saat distilasi, uap yang terbentuk pada saat perebusan cairan mengalir langsung ke kondensor. Hasilnya, kita mendapatkan campuran homogen yang mengandung alkohol, air, dan minyak badan pesawat. Kandungan alkohol meningkat karena ia menguap pada suhu yang lebih tinggi. suhu rendah dan lebih cepat dari air dan fraksi lainnya.
Selama rektifikasi, sebagian uap yang terkondensasi mengalir kembali menuju tangki distilasi, dipanaskan oleh uap yang baru terbentuk dan diuapkan kembali berkali-kali. Akibat proses penguapan ulang, cairan hasil sulingan terbagi menjadi beberapa bagian komponennya. Dalam hal nabati: minyak fusel, air dan alkohol yang kita butuhkan. Derajat pemisahan tergantung pada desain kolom distilasi.
Melihat ke depan sedikit, katakanlah kondensor refluks untuk minuman keras nabati merupakan salah satu elemen yang termasuk dalam desain kolom distilasi.
Kapal uap kering dan kapal uap basah
Sebenarnya, ini adalah dua nama untuk unsur yang sama. Mereka juga dikenal sebagai anaknya. Baik pengukus uap maupun pengukus basah secara struktural merupakan wadah tertutup berdinding tipis bervolume kecil dengan dua saluran uap di bagian atas: saluran masuk dan saluran keluar.
Sebuah keran dipasang di bagian bawah papan loncat untuk membuang limbah kondensat. Namun, bite-cup sering kali dibuat dari bahan tersebut toples kaca, maka, tentu saja, tidak ada pembicaraan tentang derek. Akumulasi cairan dialirkan melalui leher dan hanya setelah distilasi selesai.
Kapal uap sederhana dari kaleng
Ada satu perbedaan struktural antara kapal uap basah dan kering: pada kapal uap basah, saluran keluar pipa saluran masuk diturunkan ke bagian paling bawah, sehingga uap dari kubus distilasi “bergeguk” melalui cairan yang dituangkan ke dalam wadah. Oleh karena itu, pengukus basah sering disebut bubbler.
Bagaimana itu bekerja
- Uap memasuki wadah dan, karena perbedaan suhu, mulai mengembun di dinding dan mengalir ke dasar.
- Saat badan ketel uap memanas dengan uap baru, intensitas kondensasi berkurang, dan sebagian uap mulai keluar.
- Pada saat yang sama, kondensat mulai memanas dan menguap dan juga masuk ke ekstraksi.
- Pada titik tertentu, akibat penguapan kembali, yang tersisa hanya dahak “kotor” di bagian bawah, sebaiknya dibuang melalui keran dan memulai siklus dari awal.
- Jika tidak ada keran, maka hanya ada satu pilihan - pemilihan sebelum pembilasan, yaitu. Di pintu keluar kita mendapatkan produk “kotor”.
Pilihan “reset” dan “seleksi menuju kemenangan” tidak bagus - output yang akan kita dapatkan tetap bukan produk dengan kualitas terbaik. Faktanya, kapal uap hanya melakukan dua fungsi yang berguna:
- mencegah terpilihnya pasangan tumbuk;
- karena penguapan ulang, ini sedikit meningkatkan kekuatan produk.
Apakah mungkin untuk meningkatkan efisiensi gigitan? Itu mungkin, tetapi perlu untuk mengubah strukturnya: badan harus ditempatkan di atas kubus distilasi, dan kondensat harus dibuang langsung ke dalam kubus. Hanya saja ini bukan lagi tangki uap kering, tetapi kondensor refluks yang tidak terkontrol.
Bagaimana cara kerja kondensor refluks?
Alat kondensor refluks dalam bentuknya yang paling sederhana adalah dua tabung las dengan diameter berbeda yang dipasang secara vertikal pada kubus distilasi. Pendingin (air) bersirkulasi dalam jaket di antara keduanya, dan tabung berdiameter lebih kecil berfungsi sebagai saluran pipa untuk pelepasan uap yang mengandung alkohol.
Untuk menjelaskan prinsip pengoperasian alat ini, mari kita asumsikan secara kondisional bahwa cairan sulingan memiliki 2 komponen yang memiliki suhu yang berbeda mendidih. Pembagian menjadi pecahan dilakukan sebagai berikut:
- Pada tahap awal, pendinginan dimulai pada kekuatan penuh dan sampai kubus distilasi memanas, alat tersebut bekerja “dengan sendirinya”. Artinya, cairan yang menguap dari wadah mengembun, membentuk lapisan tipis di dinding dan mengalir menuju uap yang naik kembali ke dalam kubus. Dalam perjalanannya, ia dipanaskan oleh uap yang baru terbentuk dan sebagian menguap - ini adalah “penguapan ulang”
- Setelah suhu dalam wadah mencapai suhu yang cukup untuk mendidihkan kedua fraksi, dua area terbentuk di dalam struktur:
- Bagian atas, tempat uap fraksi dengan titik didih rendah mengembun.
- Yang lebih rendah adalah daerah kondensasi komponen kedua.
- Masih belum ada yang masuk ke kulkas utama, artinya belum ada pilihan.
- Suhu penguapan dan kondensasi masing-masing fraksi diketahui. Sekarang Anda dapat mengubah mode pendinginan sehingga titik penguapan fraksi pertama berada di tepi atas kondensor refluks.
- Pemilihan komponen pertama campuran dimulai.
- Setelah fraksi suhu rendah dipilih, mode diubah lagi dan bagian kedua dari campuran dipilih.
Metode ini memungkinkan Anda untuk memisahkan cairan menjadi sejumlah komponen yang memiliki titik didih berbeda. Prosesnya inersia, dan lebih baik mengubah mode pendinginan dengan sangat hati-hati, perlahan dan bertahap.
Kondensor refluks Dimroth
Kemampuan pemisahan kondensor refluks bergantung pada ukuran area kontak antara kondensor refluks dan uap serta keakuratan penyesuaian. Prinsip pengoperasiannya sama untuk semua jenis perangkat ini, hanya berbeda dalam desainnya.
Kulkas yang telah dijelaskan pada bagian sebelumnya adalah lemari es tipe film aliran langsung. Desainnya sederhana untuk dibuat dan cukup efektif. Namun ia memiliki kelemahan - area interaksi yang kecil, yang umumnya cenderung nol ketika struktur menyimpang dari vertikal. Yang kedua adalah sulitnya mengatur suhu uap. Desain Dimroth sebagian tidak memiliki kekurangan ini.
Kondensor refluks Dimroth adalah labu kaca atau logam dengan tabung spiral di tengahnya. Air bersirkulasi melaluinya dan dahak mengembun di atasnya.
Prinsip pengoperasiannya sama, tetapi jelas bahwa desain seperti itu, bahkan secara kasat mata, memiliki area kontak yang lebih besar antara uap dan cairan daripada peralatan film. Selain itu, interaksi dahak dan uap terjadi di bagian tengah labu yang suhunya maksimal. Alhasil, produk yang dihasilkan akan lebih bersih dan kuat.
Mengapa kondensor refluks Dimroth atau kondensor refluks film untuk nabati masih paling sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari? Ini karena sifat bahan bakunya - tumbuk. Jika, saat menyulingnya, Anda menggunakan kolom kemasan yang paling efisien wilayah yang luas filler, kemudian setelah setengah jam bekerja, filler akan menjadi sangat terkontaminasi sehingga perbaikan apa pun menjadi tidak mungkin.