Медная колонна своими руками чертежи. Делаем ректификационную колонну своими руками — пошаговая инструкция

Ректификационная колонна - это сложное техническое устройство. Изготовить её труднее, нежели обычный самогонный аппарат. Но в домашних условиях это осуществимо. И хотя ректификационные колонны свободно продаются, не все имеют возможность их приобрести. К тому же дома, особенно в сельской местности, полно подручных материалов, из которых можно сделать работоспособную конструкцию и наслаждаться напитком собственного приготовления. Самостоятельная конструкция обойдётся примерно в 2−3 раза дешевле покупного мини-спиртзавода.

Составные части конструкции

Самодельный аппарат имеет такие же функциональные части, как его заводской аналог. Конструкция колонны состоит из следующих элементов:

• Корпус.
• Дефлегматор (холодильник).
• Насадки.
• Тепловой изоляционный материал.
• Электронные помощники.

Самогонный аппарат в целом дополнительно вмещает в себя:

• Змеевик.

При правильном самостоятельном изготовлении ректификационной колонны она устанавливается на любой бак ёмкостью от 20 л. Оптимальный объём находится в пределах от 20 до 50 л, так показывает расчёт. При использовании бака меньшего объёма колонну удастся лишь прогреть до рабочей температуры и получить половину от возможного выхода продукта.

Использование бака оптимального объёма позволяет проще настроить оптимальную температуру. Этот параметр при ректификации является главным для производства качественного продукта. Помимо этого, подготовка к выгону 2−3 л самогона займёт столько же времени, сколько и на 8−10 л. Зачем использовать время неэффективно, если можно выгнать больше? К тому же при этом снижается себестоимость продукта.

Принцип работы колонны

Брагу заливают в куб, который нагревают. В результате выделяется пар с содержанием спирта . Пар легче жидкости и поднимается вверх колонны. Там находится дефлегматор, который охлаждается проточной водой. В результате пар конденсируется и стекает вниз, но по пути попадает на специальные элементы. Брага в то же время продолжает кипеть, и пары её поступают вверх, где перемешиваются с конденсатом. Этот непрерывный процесс называют ректификацией. Ничуть не хуже самодельный самогонный аппарат: ректификационная колонна, изготовленная своими руками, будет обладать такими же свойствами, что и заводское изделие, при соблюдении параметров конструкции.

В результате ректификации конденсат, который называют флегмой, насыщается парами. А пар, наоборот, насыщается флегмой. В результате такого обмена вверх поднимаются самые лёгкие частицы пара, которые имеют высокую концентрацию спирта. Его-то температура кипения ниже воды. С вершины колонны спиртовые пары отводятся в дефлегматор для очистки и насыщения, а далее - в холодильник. В результате получается чистый самогон.

Особенности перегонного куба

Для перегонного куба подойдёт ёмкость , которая ответит следующим запросам:

• Состоит из нержавейки.
• Имеет подходящий объём - 15−20 л.

Начинающие применяют скороварку, но для оптимальной работы колонны требуется ёмкость больше.

Подогрев куба:

• Электричеством.
• Газом.

Многие решат установить куб на кухонную плиту, но может помешать высота колонны. Поэтому оптимально куб разместить на полу. Соответственно, нагревать брагу лучше электричеством.

Регулировать мощность электроподогрева проще. Я для этого установил в куб ТЭН, а регулятор напряжения взял со старого телевизора. В работе срабатывает принцип Шателье - при большем нагреве в тело продукта попадают сивушные масла. Они опасны. Поэтому нужно следить за нагревом, и автоматика с этим справляется лучше.

Обратите внимание! Наличие плавной регулировки мощности нагрева браги существенно облегчит жизнь. В ином случае добиться от аппарата стабильной работы будет невозможно.

Применение автоматических систем контроля не является крайней необходимостью. Для этого лучше нарастить опыт самогоноварения. Поэтому вначале достаточно простого регулятора мощности нагрева браги.

Но со временем можно автоматизировать процесс . К тому же многим людям катастрофически не хватает времени. И система автоматики в этом случае - хорошее подспорье. Процесс варки самогона будет идти с минимальным вмешательством человека. Готовое техническое решение, которое не допустит попадания хвостов в продукт, можно приобрести в специализированном магазине. Задача такое системы - перекрыть отбор ректификата в тот момент, когда температура в колонне перестаёт быть оптимальной.

Устройство и сбор конструкции

Вопрос самостоятельного изготовления ректификационной колонны рассмотрен наполовину. Теперь нужно браться за главные составляющие конструкции.

Царга системы ректификации состоит из:

• Трубы, которая имеет утеплитель и насадку.
• Дефлегматора. Включает узел отбора продукта, рубашку охлаждения и датчик температуры.
• Штуцера для внешней связи.

Спирт - это летучее вещество, которое легко воспламеняется. Вверху колонны находится отверстие для связи с атмосферой. Нельзя его оставлять открытым. Требуется вставить в него трубочку, а на неё надеть резиновую трубку. Использовать можно и жгут.

Конец трубки стоит опустить в ёмкость с водой . Наличие пузырьков покажет, распространяется ли спиртовой пар за пределы устройства. При избыточном давлении, а оно возникает из-за перегрева, это поможет избежать несчастного случая.

Трубка колонны

Это непосредственно сама насадка для колонны. Тут происходит процесс взаимодействия холодной флегмы и горячего пара. Чтобы увеличить площадь контакта этих веществ, применяют наполнитель. Самый распространённый наполнитель - металлические мочалки для мытья посуды. Но подойдёт любая проволока из нержавейки. Плотность набивки - около 250 г на 1 л объёма колонны.

Обратите внимание! При использовании мочалок в качестве наполнителя необходимо удостовериться в их качестве - прокипятить кусок мочалки в солевом растворе. Если изделие выполнено из другого металла, а не из нержавейки, то появятся признаки коррозии. Разрезать изделие перед испытанием обязательно - производители хитрят и порой наносят только защитный слой из нержавейки. Внутренняя структура должна быть оголена.

Размер трубы:

• Минимальный диаметр - 32 мм.
• Длина требы влияет на качество разделений на фракции. Чем длиннее, тем лучше разделение.
• Оптимальная высота - 40−60 диаметров.
• Минимальная высота - не менее 20 диаметров.

Снаружи трубу оборачивают термоизолирующим слоем.

Чтобы наполнитель надёжно был закреплён внутри трубы, следует на неё снизу и сверху поставить сетку из нержавейки. На трубе должна быть резьба для закрепления снизу на перегонном кубе, а сверху - для присоединения к дефлегматору.

В идеале высота должна быть 1,5 м. Это позволит получать чистый спирт. Стандартное исполнение - 2 царги по 80 см.

Наполняю спой аппарат мочалками, а закрепляю их чайным ситечком. При этом давление не скачет. Скорость выхода - до 1 л в час. Перегонка не так трудна, как кажется.

Дефлегматор

В дефлегматоре конденсируются лёгкие фракции . Конструкции устройство может иметь разные. На практике самой простой является прямоточный дефлегматор. Его ещё называют рубашечным или холодильником конденсатором. В интернете представлены чертежи дефлегматора, но проще изготовить вариант, который описан ниже.

Выполнена конструкция из двух труб, которые имеют разный диаметр и вставляются одна в другую. Между ними устанавливают рубашку охлаждения.

Составляющие:

• Штуцеры для подвода и отвода воды охлаждения.
• Наверху трубка для связи с атмосферой.
• Внизу штуцер для отбора продукта.

Обратите внимание! Чтобы качество продукта не пострадало, используйте в качестве штуцера отбора и уплотнителя только трубки и прокладки из силикона.

Материалом для изготовки дефлегматора может служить старый термос или же обычные нержавеющие трубы. Внутренняя труба равна по диаметру насадочной трубке. Нету под рукой сварки - пользуйтесь паяльником.

Обратите внимание! Специалисты рекомендуют использовать для самогонных аппаратов медь или титан. Всё дело в том, что медь абсорбирует оксид серы, а это улучшает свойства самогона. Но этот материал дорогой, и работать в домашних условиях без сварки с ним сложно.

Узел отбора продукта - это шайба, которая вварена во внутреннюю трубку дефлегматора. Расположена снизу. Узел отбора должен содержать отверстия:

• Для трубки отбора.
• Для термометра при его использовании.

Для бывалых термометр может не понадобиться. А вот новичкам желательно его установить. Рабочий диапазон колонны - 45−55 градусов охлаждающей воды. Замерять температуру можно на стыке дефлегматора и царги. Тогда показатели должны быть в районе 77−81 градуса.

Перед завершением выгона температура обычно скачет.

Для эффективного охлаждения следует применить шнековую спираль. Тогда проточная вода будет качественнее огибать дефлегматор.

Выбор холодильника

Обратите внимание! Использование холодильника Димрота нецелесообразно. Конструкция отличается тем, что вещества с малой температурой кипения могут проскочить зону охлаждения. Димротный холодильник хорош для тех жидкостей, который кипят при температуре свыше 160 градусов.

Воздушный холодильник применять не следует. Охлаждение в этом случае будет неэффективным. Так было бы, если к ректификационной колонне прицепить сухопарник. Но в этом типе аппарата он не нужен.

Лабораторный стеклянный охладитель - идеальный альтернативный вариант. Его можно приобрести в любом магазине лабораторной посуды. Чтобы регулировать скорость отбора продукта, трубку от дефлегматора к холодильнику следует оснастить краником. Можно использовать зажим от краника.

Последовательность соединения:

• Низ холодильника.
• Холодильник.
• Верх холодильника.
• Верх дефлегматора.
• Дефлегматор.
• Низ дефлегматора.
• Сток.

По такому маршруту будет двигаться охлаждающая проточная вода. Важно, чтобы она попала в рубашку дефлегматора тёплой.

Идеальная конструкция самогонного аппарата с отделением сивушных масел - это ректификационная колонна . При соблюдении температурного режима в ней можно получить чистейший продукт. Но он будет лишён своеобразного вкуса.

А вот в обычном самогонном аппарате - дистилляторе - можно получить самогон с ярко выраженным букетом. Для этого в конструкции используют сухопарник. Но есть нюанс - с букетом ароматов самогон-дистиллят может содержать примеси сивушных масел.

Внимание, только СЕГОДНЯ!

Благодаря особому строению ректификационной колонны становится возможным практически полностью очистить конечный напиток от сивушных масел и примесей. В отличие от дистилляции качество самого сырья не имеет такой ключевой роли, поскольку органолептика в конечном напитке практически отсутствует. В результате получается спирт крепостью до 96,6% с бедной органолептикой, однако чистый. Использовать его можно для производства водки и различных настоек.

Рассмотрим принцип устройства ректификационной колонны, и из каких частей она состоит.

Ректификационная колонна, чертеж

Ректификационная колонна, принцип работы

Ректификация - это разделения бинарных или многокомпонентных смесей за счёт противоточного массо- и теплообмена между паром и жидкостью. Части ректификационной колонны обеспечивают последовательный процесс:

1. Испарительный куб - хранение и нагрев кубовой жидкости
2. Колонна - тепломассообмен внутри самой колонны за счет насадки
3. Дефлегматор - конденсация паров, образование флегмы
4. Узел отбора - отбор флегмы и ректификата

Рассмотрим работу каждой части в отдельности.

Испарительный куб

Это емкость, в которой хранится и нагревается брага или дистиллят. Также ее называют кубовой жидкостью. Нагреваясь, жидкость испаряется, и пар поднимается вверх по колонне, где разделяется на фракции. Одновременно куб служит основанием для колонны. Куб можно нагревать на обычной или . На индукционной - быстрее и безопаснее.

Также в качестве источника тепла в некоторых моделях используется .

Обычно сначала перегоняется брага, чтобы получить спирт-сырец. Колонну надо перевести в режим дистиллятора, то есть максимально открыть кран отбора. После этого спирт сырец перегоняется еще раз, на этот раз медленно и с отбором пищевой фракции.

На кубе расположен термометр, чтобы контролировать температуру кубовой жидкости. При достижении в кубе 60-70°С необходимо подать охлаждающую жидкость, чтобы пары могли конденсироваться. При достижении 70°С, мощность нагревательного элемента надо уменьшить и оставить при таком значении до завершения ректификации.

Царга

Царга - это тело колонны, ее центральная часть. Тепломассообмен, который составляет принцип действия ректификационной колонны, протекает именно здесь. Именно она делает процесс ректификации возможным:

1. Жидкость в кубе испаряется, и по колонне пар поднимается наверх
2. Наверху расположен дефлегматор (холодильник), в котором пар конденсируется
3. Дистиллят стекает вниз по дефлегматору и по стенкам колонны
4. Жидкость контактирует с паром на стенках насадки, которой заполнена колонна
5. В результате тепломассообмена в верхней части колонны скапливается наиболее легкокипящая фракция
6. Легкокипящая фракция конденсируется в холодильнике и поступает в канал отбора.

Колонна может собираться из нескольких царг. Чем выше колонна, тем интенсивнее проходит тепломассообмен, и тем чище разделяется жидкость на фракции. Внутри колонна заполнена насадкой: СПН или РПН. Без насадки тепломассообмен невозможен.

Чтобы ускорить процесс ректификации, можно использовать . Стенки колонны подогреваются, поэтому флегма, которая не контактирует с насадкой, испаряется со стенок. В результате процесс ускоряется, а степень очистки повышается.

Дополнительно с колонной могут использоваться . На её поверхности также происходит тепло-массо-обмен между горячим паром и холодной флегмой. Степень очистки растёт.

Насадка ректификационная

Ректификационная насадка - это универсальный инструмент, который состоит из узла отбора и холодильника. В холодильнике происходит конденсация паров спирта, которые возвращаются вниз в виде флегмы. Узел отбора позволяет контролировать количество спирта, которое выходит из колонны. Контролируя этот объем, можно изменять качество спирта, то есть степень его очистки. Чем медленнее идет процесс, тем чище получается спирт.

Насадку можно купить в готовом виде или по отдельности.

Узел отбора спирта

Используется, чтобы повысить качество очистки

Автоматика для ректификационной колонны

Ректификация требует постоянного контроля, чтобы головная и хвостовая фракции не попали в пищевую часть. Этот процесс можно облегчить, используя БУР - блок управления ректификацией. Блок будет ограничивать отбор ректификата в соответствии с заданной программой, чтобы хвостовая часть не смешалась с пищевой. Так вы можете отойти от колонны, не боясь, что хвосты попадут в чистый ректификат.

БУР - это необязательная часть ректификационной колонны, однако работать с ним гораздо удобнее.

Что дальше

Полученный на выходе спирт-ректификат будет иметь жесктий вкус. Спирт надо разбавить, отфильтровать и дать настояться. Для очистки спирта можно использовать , это называется . В результате углевания спирт приобретает более мягкий вкус, уголь связывает остатки сивушных масел, которые в небольшом количстве проникают в напиток дяже при дробном отборе на ректификационной колонне. Именно так готовится классическая русская водка.

После сортировки (разбавления) и углевания спирту надо отдохнуть в стеклянной ёмкости несколько дней.

Подробнее об устройстве и работе ректификационной колонны читайте в соответствующей карточке товара.

Те, кто производит спиртное в домашних условиях, знают о ректификационной колоне и ее важности в получении настоящего спирта и качественного алкоголя. Такой аппарат позволяет получить чистый спирт и даже можно перегнать брагу, чтобы спирт был 96%. Подобные конструкции часто и почти всегда используются в промышленных целях, в быту встретить колонну можно реже, но все же они используются. Если применять такую конструкцию, то можно будет иметь возможность отделять жидкости, у которых разная степень кипения. Поэтому в статье будет описано, как сделать ректификационную колонну в домашних условиях.

Материалы для создания

Чтобы смастерить аппарат своими руками потребуется приготовить довольно много материала:

1. Потребуется обыкновенная труба, сделанная из нержавейки. В диаметре труба должна быть 3,5-5,5 см, в длину допускается использование трубы от 1,2 м до 1,5 м. Толщина материала не должна быть меньше чем 1 мм.
2. Также нужно использовать старый термос, у которого объем будет 1 литр, но можно использовать емкость с объемом 750 мл. Из термоса в дальнейшем будет делаться дефлегматор.
3. Чтобы соединять разные части и элементы ректификационной колонны потребуются переходники, которыми будут соединяться трубы, с термосом, он же дефлегматор, а также с перегонным кубом.
4. Готовится утеплить, благодаря которому, можно будет добиться нужного уровня теплоизоляции определенных участков аппарата.
5. Еще нужен лист метала из нержавеющей стали, из которого будут делаться опорные шайбы.
6. Дополнительно применяются трубки в диаметре от 4 до 6 мм, чтобы по ним можно было пускать воду в холодильник.
7. Для установки термометра используется небольшой кусок фторопласта, но если его нет, то подойдет и другой материал.
8. Термометр, благодаря которому можно будет вести контроль температуры. Использовать можно как электронный вариант, так и стандартный.
9. Переходники для крана.
10. Гибкие шланги в длину по 10 см.
11. Для проведения работы нужна будет дрель и разные сверла, а также наждачка. Дополнительно используется молоток, плоскогубцы, напильник, паяльник, горелка на газу.

В целом видов подобного устройства немного и самому принято делать колонну из термоса. Вид колонны представлен на картинке:

Ректификационная колонна из термоса

Для создания подобной конструкции потребуется отрезать кусок трубы той длины, которая потребуется, если есть труба из титана, то лучше использовать ее. Далее, с отрезанного материала снимается фаска, и торцуются края. После этого потребуется сделать переходник, который будет служить для соединения всех узлов, а именно забора дистиллята и трубки с крышкой аппарата. Важно отметить, что такой соединительный элемент должен будет одной стороной плотно вставляться в трубу, а на его другой стороне необходимо нарезать резьбу в пару миллиметров.

Теперь потребуется сделать опорные шайбы, благодаря которым будут держаться насадки. Размеры нужно использовать такие, чтобы шайбы плотно входили в саму трубу. Как правило, такой размер колеблется от 3 до 4 мм в диаметре. Одна сторона монтируется в трубу, затем в точке соединения с перегонным кубом припаивается переходник. В трубу нужно вставить сам переходник, а точку спайки разогреть горелкой на газу.

Далее, нужно сделать наполнитель для самой колоны. Для этого насыпается наполнитель в трубку, после чего труба трясется, чтобы положенный материал плотно и равномерно распределился внутри. Очень важно заполнять пространство до верха.

В подготовленную трубу вставляется опорная шайба и насадки, после чего монтируется залуженный торец отбора и спаиваем. Теперь надо все обработать термоизолятором. Можно переходить к термосу. Его потребуется полностью разобрать, днище посудины зачистить при помощи обычной наждачки, после чего залужить. Из куска металла необходимо сделать скобу, а также петли, используя для них проволоку. Готовые петли заводятся в отверстие скобы, после чего скручиваются при помощи плоскогубцев.

В тисках надо зажать один конец проволоки, затем закрепить его на стенке посудины. Термос в таком состоянии нужно быстро и резко потрусить, чтобы у него отлетело днище. Острые края днище надо обточить, после чего достать из внутренней части термоса колбу.

Можно начинать делать дефлегматор. Для этого и потребовалось удалять днище из термоса, а также его вакуумную крышку. Внутри колбы, в центре нужно сделать дыру при помощи дрели и сверла, чтобы мог попадать воздух. Полученное отверстие следует зачистить и залужить, после чего вставить шлангу и запаять ее. В центре дна посудины необходимо тоже сделать дырку и надеть колбу, после чего соединить трубку и днище при помощи паяльника.

Горловина и часть отбора необходимо залужить. Сам узел забора монтируется в горловину и запаивается. В обеих частях внешней колбы, а именно вверху и внизу нужно сделать дырку, через которые будут проходить трубки для подачи воды. Через них будет приходить, и уходить вода для охлаждения. Сделав дырки и вставив трубки, все соединительные места герметизируются паяльником. В части забора нужно тоже сделать дырку для установки термометра. Сама втулка тоже требует усовершенствования. В ней делается дырка по диаметру аналогичная щупу термометра. Рекомендуется засовывать щуп не глубоко, достаточно будет о 5 мм. Затем все успешно вставляется в часть забора.

Все места, где проводилась спайка нужно обязательно промыть раствором из обыкновенной соды. Далее, к колонне прикручивается дефлегматор, который тоже нужно промыть раствором. На схеме продемонстрирована ректификационная колонна с применением термоса:

Как правило, ректификационная колонна, что сделана своими силами в условиях дома получается эффективнее, чем покупные аналоги. Если есть страх, что сделать устройство не получится или это просто нереально, тогда можно выбрать готовые модели в интернете и других специализированных магазинах. С оптимальными размерами и стоимостью. Для более наглядного этапа производства колонны можно посмотреть видео.

Все больше людей приходят к пониманию того, что магазинный алкоголь не стоит тех денег, которые за него просят: качество низкое, а цены слишком высокие. По этой причине в нашей стране появляется все больше «самогонщиков». Начинают они с примитивных самогонных аппаратов, но довольно быстро приходят к мысли о создании полноценной ректификационной колонны своими руками. Но сделать ее не так просто, как кажется на первый взгляд.

Ректификационная колонна имеет сложное устройство . Для того, чтобы она хорошо работала в будущем нужно точно рассчитать ее параметры. Только в этом случае можно будет рассчитывать на создание действительно сбалансированной системы для домашнего использования.

Прежде, чем делать ректификационную колонну для самогонного аппарата своими руками нужно тщательно рассчитать параметры каждого ее элемента, а затем приобрести все необходимые компоненты, соответствующие расчетам.

Характеристики царги и насадки

По сути, это основной элемент ректификационной колонны . От параметров трубы будут зависеть все остальные параметры колонны.

При создании спиртовой колонны своими руками лучше всего использовать трубу из хромникелевой стали. Это так называемая пищевая нержавейка. За счет того, что этот сплав совершенно нейтрален в химическом плане он не будет давать никаких примесей в конечный продукт. Это очень важно, ведь основная задача ректификации – получение чистого продукта без примесей, а вовсе не изменение его вкусовых и ароматических свойств.

Некоторые специалисты советуют использовать для перегонки медную царгу. Этого ни в коем случае делать нельзя. Дело в том, что медь может менять химический состав алкоголя . Максимум, где можно использовать медь – дистиллятор или бражная колонна.

Царга должна иметь толщину стенок не менее 1 и не более 1,5 мм. Более толстые стенки трубы не дают никаких преимуществ при перегонке, но при этом сильно утяжеляют всю конструкцию. Это недопустимо для домашней перегонной системы.

Царгу нужно рассчитывать вместе с насадкой. В домашних условиях принято использовать насадки, у которых общая площадь контактной поверхности не превышает 4 м 2 /литр. Конечно, можно использовать насадки с большей контактной площадью, но это лишь позволит поднять разделительную способность колонны, однако, снизит общую производительность.

По своим размерам спирально-призматическая насадка должна быть меньше диаметра колонны в 12 раз.

Опытные самогонщики рекомендуют держать наготове насадки с разными характеристиками, чтобы использовать их в зависимости от ситуации. Так, для получения крепленого самогона лучше всего поставить в колонну медные кольца высотой до 10 мм. В этом случае медь будет эффективно забирать из спирта сернистые соединения.

При подборе царги следует помнить о том, что даже минимальное изменение диаметра колонны серьезно повлияет на параметры производительности.

Что касается высоты трубы , то она должна укладываться в параметры от 1 до 1,5 м. Высота будет меньше, то сивушные масла будут проникать в отбор. В то же время, при увеличении высоты трубы увеличивается время перегона, но никак не разделяющая способность системы. То есть, увеличивать высоту ректификатора не имеет смысла.

Для повышения отбора качественного спирта и недопущения переполнения царги сивухой, спирт-сырец следует заливать в куб не более 20 объемов насадки. В среднем куб заполняют на 2/3 объема. Это значит, что при диаметре царги в 50 мм нужно использовать куб объемом от 40 до 80 литров. Если диаметр трубы 40 мм, то достаточно куба объемом от 30 до 50 литров.

Расчет теплового источника

Многие люди думают , что если самогонный аппарат можно грет на газовой или обычной электрической плите, то ее можно использовать и для нагрева ректификационной колонны. Это далеко не так. Дело в том, что ректификация сильно отличается от обычного процесса дистилляции. Если процесс получения дистиллята допускает скачки тепла, то при ректификации мощность нагрева должна правильно регулироваться. Поэтому не подойдут ни газовая, ни электрическая, ни индукционная плита.

Идеальный вариант: установка внутрь перегонного устройства тэна необходимой мощности с регулятором выходного напряжения для точной настройки.

Что касается мощности тэны, то для нагрева 50 литрового куба нужно 4 кВт энергии, для 40 литров 3 кВт, для 30 л 2 кВт.

Тэн нужно грамотно установить в кубе , чтобы его нагрев не вызывал кипение браги и спирта-сырца. Чем выше стоит тэна, тем меньшая мощность ему требуется чтобы вызывать кипение содержимого куба. При увеличении глубины погружения растет мощность, необходимая для закипания.

Расчет дефлегматора

Мощность дефлегматора во многом определяется типом ректификационной колонны. Если планируется построить колонну с жидкостным отбором, то мощность дефлегматора должна соответствовать номинальной мощности всей колонны. Чаще всего в такой конструкции применяется холодильник Димрота, у которого утилизационная мощность равно 5 Ватт на 1 см 2 площади.

При создании ректификационной колонные с забором , установленным выше дефлегматора, то мощность последнего не должна превышать 2/3 мощности колонны. В этом случае, можно отказаться от Димрота и применить «рубашечник», у которого утилизационная мощность не превышает 2 Ватт на см­ 2 .

Расчет прямоточного холодильника

В том случае, если прямоточник будет использовать в качестве дополнительного охлаждения, то следует выбирать самый простой и небольшой по размерам вариант. Его мощность не должна превышать 30% от мощности ректификационной колонны .

Прямоточный холодильник выглядит как прямая трубка между рубашкой царги и внутренней трубой. Длина трубки обычно не превышает 30 см.

Если один и тот же прямоточный холодильник будет использоваться не только для дистилляции, но и для ректификации, то в расчет следует брать не номинальную мощность колонны, а максимальный нагрев при дистилляции.

Минимальный диаметр трубки определяется минимальной скоростью и максимальным значением кинематической вязкости паров.

• При мощности в 1,5 кВт минимальный диаметр равен 8, а максимальный 9 мм.
• При мощности в 2 кВт минимальный диаметр трубы 9, а максимальный 12 мм.
• При мощности в 3 кВт минимальный диаметр 10,5, а максимальный 18 мм.

Итак, мы имеем на руках все необходимые расчеты с чертежом, и потому можем приступать сборке ректификационной колонны.

Нужно приготовить следующие элементы ректификационного аппарата:

• Корпус.
• Дефлегматор.
• Насадку. Она может быть тарельчатой или спиральной.
• Тепловую изоляцию.
• Термометры.

Бак для спирта-сырца можно использовать от самогонного аппарата. Также можно не делать новый змеевик. Его можно взять от того же дистиллятора. Правильно рассчитанную и собранную колонну можно будет устанавливать на любой самогонный аппарат. Главное, чтобы объем бака был больше 20 литров. Если объем будет меньшим, то ректификационная колонна работать не будет.

Как сделать царгу своими руками?

Лучше всего ее делать из нержавеющей трубы. Идеальный вариант – пищевая сталь .

Специалисты советуют делать ее с несколькими сочленениями. В самой нижней части царги приваривается фланец, посредством которого она будет крепиться к крышке перегонного бака. Фланцевое соединение должно быть герметичным, поэтому нужно использовать прокладку. Желательно силиконовую. Пластиковые прокладки изменяют форму под воздействием температуры.

Фланец нужно приварить так, чтобы колонна стояла строго вертикально. Отклонение всего на половину градуса изменить качество продукта на выходе.

Отдельные части колонны лучше соединить клампами. Так, проще будет собирать и разбирать колонну.

Две нижние части царги – это просто трубы. В них будут установлены насадки для увеличения площади соприкосновения жидкости с паром. А вот верхняя часть довольно сложно устроена. В ней должны иметься следующие конструктивные элементы:

• Проточный холодильник.
• Отводной патрубок.
• Разъем для установки термометра.
• Воздушный клапан.

На проточный холодильник приходится половина верхней части колонны самый простой вариант – обмотать трубу медным змеевиком, но он не отличается хорошей эффективностью. Идеальный вариант – помещение внутрь трубы охладителя Димрота. В этом случае, дефлегматор будет превращать конденсат в пар до того момента, как он достигнет воздушного клапана в самой верхней точке ректификационной колонны.

Отводной патрубок следует установить ниже холодильника на пару сантиметров.

Насадка

Это одна из важнейших частей колонны. Она бывает 3-х типов: тарельчатая ситчатая и спиральная. Первый вариант намного эффективнее. Многие начинающие самогонщики изготавливают тарельчатую насадку из деталей, свободно продающихся в сети Интернет.

Ситчатую насадку сделать намного проще. Все что нужно: дрель, диски, и сверла небольшого диаметра, перегородки из нержавейки. Сверлим в перегородках отверстия разного диаметра и устанавливаем внутрь трубы.

Спиральную насадку самостоятельно не сделать, но зато ее можно легко купить в специализированном магазине.

Некоторые тематические форумы и сайты советуют использовать для создания спиральной насадки сеточки для мытья посуды, но делать этого не стоит. дело в том, что никто доподлинно не знает, из каких сплавов они изготавливаются. Это значит никто не может предсказать, что какие соединения получатся при контакте материала сетки с раскаленными парами спирта.

Теплоизоляция

При сборке колонны нужно не забыть защитить ее от тепловых потерь как минимум до нижней границы дефлегматора. В качестве утеплителя можно использовать такие материалы, как: пенополиуретан, пеноизол, фольгированные утеплители и др.

Собственно, остается только собрать все части вместе и произвести пробный запуск самодельной ректификационной колонны.

Заключение

Теперь читатель знает, как сделать колонну для домашней ректификации. Остается применить эти знания на практике и насладиться чистейшим продуктом.

Даже самая простая ректификационная колонна , несмотря на низкую скорость перегонки, позволит получить достаточно количество спирта как для употребления в чистом виде, так и для изготовления на его основе более благородных напитков.

Также не стоит забывать о том, что использование ректификационной колонны в качестве самогонного аппарата для получения самогона позволит получить на 30% больше продукта, чем из обычного дистиллятора. К тому же качество самогона будет значительно лучше.

Рано или поздно почти каждый любитель самодельного алкоголя задумывается о приобретении или изготовлении ректификационной колонны (РК) – устройства для получения чистого спирта. Начинать нужно с комплексного расчета базовых параметров: мощности, высоты, диаметра царги, объема куба и т.д. Эта информация будет полезна как желающим сделать все элементы своими руками, так и собравшимся купить готовую ректификационную колонну (поможет определиться с выбором и проверить продавца). Не затрагивая конструктивных особенностей отдельных узлов, мы рассмотрим общие принципы построения сбалансированной системы для ректификации в домашних условиях.

Схема работы колонны

Характеристики трубы (царги) и насадки

Материал. Труба во многом определяет параметры ректификационной колонны и требования ко всем узлам аппарата. Материалом для изготовления царги является хромоникелевая нержавеющая сталь – «пищевая» нержавейка.

Благодаря химической нейтральности пищевая нержавеющая сталь не оказывает воздействия на состав продукта, что и требуется. На спирт перегоняют сырец из сахарной браги или отходы дистилляции («головы» и «хвосты»), поэтому главной целью ректификации является максимальная очистка выхода от примесей, а не изменение органолептических свойств спирта в ту или иную сторону. Использовать медь в классических ректификационных колоннах неуместно, поскольку этот материал слегка изменяет химический состав напитка и подходит для производства дистиллятора (обычного самогонного аппарата) или бражной колонны (частный случай ректификации).

Разобранная труба колонны с установленной насадкой в одной из царг

Толщина. Царгу делают из нержавеющей трубы с толщиной стенки 1-1,5 мм. Более толстая стенка не нужна, так как это приведет к удорожанию и утяжелению конструкции без получения каких-либо преимуществ.

Параметры насадки. Говорить о характеристиках колонны без привязки к насадке не корректно. При ректификации в домашних условиях используют насадки с площадью контактной поверхности от 1,5 до 4 кв. м/литр. С увеличением площади контактной поверхности возрастает и разделяющая способность, но падает производительность. Уменьшение площади приводит к снижению разделяющей и укрепляющей способности.

Производительность колонны вначале растет, но потом для поддержания крепости выхода оператор вынужден понижать скорость отбора. Это значит, что существует некий оптимальный размер насадки, который зависит от диаметра колонны и позволят достичь наилучшего сочетания параметров.

Размеры спирально-призматической насадки (СПН) должны быть меньше внутреннего диаметра колонны примерно в 12-15 раз. Для диаметра трубы 50 мм – 3.5х3.5х0.25 мм, для 40 – 3х3х0.25 мм, а для 32 и 28 – 2х2х0.25 мм.

В зависимости от поставленных задач целесообразно использовать разные насадки. Например, при получении укрепленных дистиллятов часто применяют медные кольца диаметром и высотой 10 мм. Понятно, что в этом случае целью является не разделяющая и укрепляющая возможность системы, а совершенно другой критерий – каталитическая способность меди устранять из спирта сернистые соединения.

Варианты спирально-призматических насадок

Не стоит ограничивать арсенал одной, пусть даже самой лучшей насадкой, таких просто нет. Есть наиболее подходящие для решения каждой конкретной задачи.

Даже небольшое изменение диаметра колонны серьезно влияет на параметры. Для оценки достаточно помнить, что номинальные мощность (Вт) и производительность (мл/час) численно равны площади поперечного сечения колонны (кв. мм), а значит, пропорциональны квадрату диаметра. Обращайте на это внимание при выборе царги, всегда считайте внутренний диаметр и по нему сравнивайте варианты.

Зависимость мощности от диаметра трубы

Высота трубы. Для обеспечения хорошей удерживающей и разделительной способности, не зависимо от диаметра, высота ректификационной колонны должна быть от 1 до 1,5 м. Если меньше – не хватит места для накопленных в ходе работы сивушных масел, в результате сивуха начнет прорываться в отбор. Еще один недостаток – головы будут нечетко разделяться на фракции. Если высота трубы больше – это не приведет к существенному улучшению разделяющей и сдерживающей способности системы, но увеличит время перегона, а также количество «голов» и «подголовников».Другими словами, с увеличением высоты трубы прибавка к разделяющей способности ректификационной колонны на каждый дополнительный сантиметр снижается. Эффект от увеличения трубы с 50 см до 60 см на порядок выше, чем со 140 см до 150 см.

Объем куба для ректификационной колонны

Чтобы повысить выход качественного спирта, но не допустить переполнения сивухой колонны, навалку (наполнение) спирта-сырца в кубе ограничивают в диапазоне 10-20 объемов насадки. Для колонн высотой в 1,5 м и диаметром 50 мм – 30-60 л, 40 мм – 17-34 л, 32 мм – 10-20 л, 28 мм – 7-14 л.

С учетом заполнения куба на 2/3 объема, для колонны внутренним диаметром царги 50 мм подойдет 40-80 литровая емкость, для 40 мм – 30-50 литровая, для 32 мм – 20-30 литровый куб, а для 28 мм – скороварка.

При использовании куба объемом ближе к нижней границе рекомендованного диапазона можно смело убрать одну царгу и уменьшить высоту до 1-1,2 метра. В результате сивухи будет относительно мало для прорыва в отбор, а вот объем «подголовников» заметно уменьшится.

Источник и мощность нагрева колонны

Тип плиты. Самогонное прошлое не дает покоя многим новичкам, которые считают, что если раньше использовали для нагрева самогонного аппарата газовую, индукционную или обычную электрическую плиту, то можно оставить этот источник и для колонны.

Процесс ректификации существенно отличается от дистилляции, всё намного сложнее и костер не подойдет. Нужно обеспечить плавную регулировку и стабильность подаваемой мощности нагрева.

Электроплитки, работающие по терморегулятору в режиме старт-стоп, не используются, потому что как только произойдет кратковременное отключение питания, пар перестанет идти в колонну, а флегма рухнет в куб. В таком случае придется начать ректификацию заново – с работы колонны на себя и отбора «голов».

Индукционная плита – крайне грубый аппарат со ступенчатым изменением мощности по 100 -200 Вт, а при ректификации нужно менять мощность плавно, буквально по 5-10 Вт. Да и стабилизировать нагрев независимо от колебания напряжения на входе вряд ли получится.

Газовая плита при залитом в куб 40-процентном спирте-сырце и 96-градусоном продукте на выходе представляет смертельную опасность, не говоря уже о колебании температуры нагрева.

Оптимальное решение – врезать в куб колонны тэн нужной мощности, а для регулировки использовать реле со стабилизацией выходного напряжения, например, РМ-2 16А. Можно взять и аналоги. Главное получить на выходе стабилизированное напряжение и возможность плавно менять температуру нагрева по 5-10 Вт.

Подаваемая мощность. Чтобы нагреть куб за приемлемое время, нужно исходить из мощности 1 кВт на 10 литров спирта-сырца. Значит, для 50 л куба, заполненного на 40 литров, требуется минимум 4 кВт, 40 л – 3 Квт, 30 л – 2-2.5 кВт, 20 л – 1.5 кВт.

При одном и том же объеме кубы могут быть низкими и широкими, узкими и высокими. Выбирая подходящую емкость, нужно учитывать, что зачастую куб используется не только для ректификации, но и при дистилляции, поэтому исходят из самых жестких условий, чтобы подводимая мощность не приводила к бурному пенообразованию с выбросами брызг из куба в паропровод.

Опытным путем установлено, что при глубине размещения тэна около 40-50 см нормальное кипение происходит в случае, если на 1 кв. см зеркала навалки приходится не более 4-5 Вт мощности. При уменьшении глубины допустимая мощность увеличивается, а при увеличении – уменьшается.

Есть и другие факторы, влияющие на характер кипения: плотность, вязкость и поверхностное натяжение жидкости. Бывает, что выбросы происходят в конце перегонки браги, когда увеличивается плотность. Поэтому вести процесс ректификации на границе дозволенного диапазона всегда чревато неприятностями.

Распространенные цилиндрические кубы имеют диаметр 26, 32, 40 см. Исходя и допустимой мощности на площадь поверхности зеркала кубовой навалки 26 см куб, будет нормально работать при мощности нагрева до 2,5 кВт, для 30 см – 3.5 кВт, 40 см – 5 кВт.

Третьим фактором, определяющим мощность нагрева, является использование одной из царг колонны без насадки в качестве сухопарника для борьбы с брызгоуносом. Для этого нужно, чтобы скорость пара в трубе не превышала 1 м/с, при 2-3 м/с защитный эффект ослабевает, а при больших значениях пар будет гнать флегму вверх по трубе и забрасывать в отбор.

Формула для расчета скорости пара:

V = N * 750 / S (м/сек),

• N – мощность, кВт;
• 750 – парообразование (куб. см/сек кВт);
• S – площадь поперечного сечения колонны (кв. мм).

Труба диаметром 50 мм справится с брызгоуносом при нагреве до 4 кВт, 40-42 мм – до 3 кВт, 38 – до 2 кВт, 32 – до 1,5 кВт.

Исходя из вышеперечисленных соображений, выбираем объем, размеры куба, мощность нагрева и дистилляции. Все эти параметры согласованы с диаметром и высотой колонны.

Расчет параметров дефлегматора ректификационной колонны

Мощность дефлегматора определяется в зависимости от типа ректификационной колонны. Если строим колонну с жидкостным отбором или паровым ниже дефлегматора, то необходимая мощность должна быть не меньше номинальной мощности колонны. Обычно в этих случаях в качестве конденсатора применяют холодильник Димрота с утилизационной мощностью 4-5 Ватт на 1 кв. см поверхности.

Если колонна с отбором по пару выше дефлегматора, то расчетная мощность составляет 2/3 от номинальной. В этом случае можно применить Димрот или «рубашечник». Утилизационная мощность рубашечника ниже, чем у димрота и составляет около 2 Ватт на квадратный сантиметр.

Пример холодильника Димрота для колонны

Далее все просто: номинальную мощность делим на утилизационную. Например, для колонны с внутренним диаметром 50 мм: 1950 / 5= 390 кв. см площади Димрота или 975 кв. см «рубашечника». Значит, холодильник Димрот можно сделать из трубки 6х1 мм длинной 487 / (0.6 * 3.14) = 2.58 см для первого варианта, с учетом коэффициента запаса 3 метра. Для второго варианта умножаем на две трети: 258 * 2 / 3 = 172 см, с учетом коэффициента запаса 2 метра.

Рубашечник для колонны 52 х 1 – 975 / 5.2 / 3.14 = 59 см * 2/3 = 39 см. Но это для помещений с высокими потолками.

«Рубашечник»

Расчет прямоточного холодильника

Если прямоточник применяется как доохладитель в ректификационной колонне с жидкостным отбором, то выбирают самый маленький и компактный вариант. Достаточно мощности в 30-40% от номинальной мощности колонны.

Изготавливают прямоточный холодильник без спирали в зазоре между рубашкой и внутренней трубой, потом запускают отбор в рубашку, а охлаждающую воду подают по центральной трубе. В этом случае рубашку наваривают на трубу подачи воды в дефлегматор. Это мелкий «карандашик» длинной около 30 см.

Но если один и тот же прямоточник используется как при дистилляции, так и при ректификации, являясь универсальным узлом, исходят не из потребности РК, а из максимальной мощности нагрева при дистилляции.

Для создания турбулентного потока пара в холодильнике, позволяющего обеспечить интенсивность теплопередачи не меньше 10 Ватт/кв. см, необходимо обеспечить скорость пара около 10-20 м/с.

Диапазон возможных диаметров достаточно широк. Минимальный диаметр определяется из условий не создания большого избыточного давления в кубе (не более 50 мм вод столба), а максимальный расчетом числа Рейнольдса, исходя из минимальной скорости и максимального коэффициента кинематической вязкости паров.

Возможная конструкция прямоточного холодильника

Чтобы не вдаваться в ненужные подробности, приведем самое распространенное определение: «Для того, чтобы в трубе поддерживался турбулентный режим движения пара, достаточно, чтобы внутренний диаметр (в миллиметрах) был не больше 6-кратной мощности нагрева (в киловаттах)».

Для предотвращения завоздушивания водяной рубашки необходимо поддерживать линейную скорость воды не ниже 11 см/с, но чрезмерное увеличение скорости потребует большого давления в водопроводе. Поэтому оптимальным считается диапазон от 12 до 20 см/с.

Чтобы сконденсировать пар и охладить конденсат до приемлемой температуры, нужно подавать воду при 20°C в объеме около 4.8 куб см/с (17 литров в час) на каждый киловатт подводимой мощности. При этом вода нагреется на 50 градусов – до 70°C. Естественно, зимой воды понадобится меньше, а при использовании автономных систем охлаждения, примерно в полтора раза больше.

На основании предыдущих данных можно рассчитать площадь поперечного сечения кольцевого зазора и внутренний диаметр рубашки. Нужно учитывать и доступный сортамент труб. Расчеты и практика показали, что зазор в 1-1.5 мм вполне достаточен для соблюдения всех необходимых условий. Этому соответствуют пары труб: 10х1 – 14х1, 12х1 – 16х1, 14х1 – 18х1, 16х1 – 20х1 и 20х1 – 25х1.5, которые перекрывают весь диапазон мощностей, применяемых в домашних условиях.

Есть еще одна немаловажная деталь прямоточника – спираль, навитая на паровую трубу. Делается такая спираль из проволоки диаметром, обеспечивающим зазор в 0.2-0.3 мм до внутренней поверхности рубашки. Навивается с шагом равным 2-3 диаметрам паровой трубы. Основное предназначение – центрирование паровой трубы, в которой при работе температура выше, чем в трубе рубашки. Это значит, что в следствии теплового расширения паровая труба удлиняется и изгибается, прислоняясь к рубашке, возникают мертвые зоны, не омываемые водой охлаждения, в результате эффективность холодильника резко падает. Дополнительными плюсами навивки спирали являются удлинение пути и создание турбулентности охлаждающего потока воды.

Грамотно выполненный прямоточник может утилизировать до 15 Ватт /кв. см площади теплообмена, что подтверждено опытным путем. Для определения длины охлаждаемой части прямоточника воспользуемся номинальной мощностью в 10 Вт /кв. см (100 кв. см/кВт).

Необходимая площадь теплообмена равна мощности нагрева в киловаттах, умноженной на 100:

S = P * 100 (кв. см).

Длина внешней окружности паровой трубы:

Lокр = 3.14 * D.

Высота рубашки охлаждения:

H = S / Lокр.

Общая формула расчета:

H = 3183 * P / D (мощность в кВт, высота и внешний диаметр паровой трубы в миллиметрах).

Пример расчета прямоточника

Мощность нагрева – 2 кВт.

Возможно применение труб 12х1 и 14х1.

Площади сечения – 78,5 и 113 кв. мм.

Объем пара – 750 * 2=1500 куб. см /с.

Скорости пара в трубах: 19,1 и 13,2 м/с.

Труба 14х1 выглядит предпочтительней, так как позволяет иметь запас по мощности, оставаясь в рекомендованном диапазоне скорости пара.

Парная труба для рубашки – 18х1, кольцевой зазор составит 1 мм.

Скорость подачи воды: 4,8 * 2= 9.6 см3/с.

Площадь кольцевого зазора – 3.14 / 4 * (16 * 16 – 14 * 14) = 47.1 кв. мм = 0,471 кв. см.

Линейная скорость – 9.6 / 0.471 = 20 см/с – значение остается в рекомендованных пределах.

Если бы кольцевой зазор был 1,5 мм – 13 см/с. Если 2 мм, то линейная скорость упала бы до 9.6 см/с и пришлось бы подавать воду выше номинального объема, исключительно для того, чтобы не завоздушивался холодильник, – бессмысленная трата денег.

Высота рубашки – 3183 * 2 / 14 = 454 мм или 45 см. Коэффициент запаса не нужен, все учтено.

Итог: 14х1-18х1 с высотой охлаждаемой части 45 см, номинальный расход воды – 9.6 куб. см/с или 34.5 литра в час.

При номинальной мощности 2 кВт нагрева холодильник будет выдавать 4 литра спирта в час с хорошим запасом.

Эффективный и сбалансированный прямоточник при дистилляции должен иметь соотношения скорости отбора к мощности нагрева и расходу воды на охлаждение 1 литр/час – 0,5 кВт – 10 литров/час. Если мощность выше, будут большие теплопотери, малая – полезная мощность нагрева снизится. Если расход воды выше, прямоточник имеет неэффективную конструкцию.

Ректификационную колонну можно использовать в качестве бражной. Оборудование для бражных колонн имеет свои особенности, но вторая перегонка отличается в основном технологией. Для первой перегонки особенностей больше и отдельные узлы могут оказаться не применимыми, но это тема для отдельного разговора.

Исходя из реальных домашних потребностей и существующего асортимента труб, рассчитаем по приведенной методике типовые варианты ректификационной колонны.

P.S. Выражаем благодарность за систематизацию материала и помощь в подготовке статьи пользователю нашего форума .