» » » Самогонный аппарат — полный автомат. Часть 2. Сепаратор. Холодильник. Куб. Алгоритмы

 

Самогонный аппарат — полный автомат. Часть 2. Сепаратор. Холодильник. Куб. Алгоритмы

Автор: admin от 1-03-2019, 01:00, посмотрело: 75

Прошло 4 года с тех пор, как я опубликовал статью «Концепт: самогонный аппарат — полный автомат». 4 года, Карл!

Идея не была заброшена. Мало того, она — как заноза в мозгу не давала покоя. И за 4 года было кое-что сделано. Методом проб и ошибок я постепенно вышел на реализацию этого проекта. По крайней мере — уже виден свет в конце тоннеля.



Самогонный аппарат — полный автомат. Часть 2. Сепаратор. Холодильник. Куб. Алгоритмы

КДПВ. Красивый рабочий аламбик. «Montanya distillers Co», Crested Butte, Colorado, USA.



[spoiler=От чего пришлось отказаться:]1. Пришлось, правда, отказаться от части задумок: я отказался от процесса на газу в силу повышенной опасности, ибо система безопасности была сложнее самого аппарата.

2. Отказался от идеи индукционной плиты, как подсказывал vvzvlad по причине повышенной сложности управления индукционной плитой. Проверял на своей индукционной нагревательной поверхности — без ковыряния мозгов плиты управлять ей крайне сложно. Подцепиться к сенсорной панели плиты не инвазивно не удалось.

3. От ряда клапанов, задвижек и тому подобных вещей, которые были неэффективны или грелись.

4. От жидкостного охлаждения холодильника в силу объективных причин (подводка, замерзание в случае двухконтурности и тому подобных проблем).

[/spoiler]

Я постараюсь рассказать обо всех решениях, к которым пришел в процессе реализации идеи.

Много тяжеловесных изображений и спойлеров.

Холодильник для дистилляции с воздушным охлаждением.



Самогонный аппарат — полный автомат. Часть 2. Сепаратор. Холодильник. Куб. Алгоритмы

Воздушное охлаждение аппарата из чужой статьи.



Я собрал свой холодильник, тоже воздушный. Сделал на основе прямоточных радиаторов от газовых колонок ВПГ-18(19,23). Получилось удачно. Пробовал совсем без вентиляторов — не хватает даже 3-х радиаторов. С вентиляторами с лихвой хватает и двух. Один лишний радиатор отвинтил за ненадобностью. Металлическая рама, как видно — осталась на 3 радиатора. Работает как часы. Термодатчик от термостата W1209 установлен на первом радиаторе (на фотографии не видно из-за вентилятора, расположен — внизу справа — прямо вклеен между пластинами радиатора на герметик).

Температура на выходе всего холодильника при обычной работе — комнатная. Впоследствие, когда доделаю силовой ящик, блок питания 220В/12В будет снят. Питание на 12 вольт будет заведено от ящика с «мозгами».

Самогонный аппарат — полный автомат. Часть 2. Сепаратор. Холодильник. Куб. Алгоритмы

Фотография воздушного холодильника.



Самогонный аппарат — полный автомат. Часть 2. Сепаратор. Холодильник. Куб. Алгоритмы

Фотография воздушного холодильника. Вид со стороны.

[/spoiler]

[spoiler=О вариантах холодильника]Кстати, холодильник тоже был не единственный. Про водяной я вообще не говорю (он был у меня изначально и исправно работал, но меня не устраивал из-за необходимости водяной подводки).



Сначала я хотел сделать воздушное охлаждение на элементах Пельтье и компьютерных процессорных радиаторах с вентиляторами. Согнул медную спираль от кондиционера 9 мм. диаметром. Залил ее алюминием. Килограмма 3 туда ушло. Из алюминия выглядывают медные пластины, к которым должны были быть подсоединены компьютерные радиаторы через прослойку: медь, элемент Пельтье, еще одна широкая медная пластина, два радиатора от компьютера. В общем, такая болванка со спиралью внутри, облепленная с 4х сторон восемью радиаторами от компа. А между ними элементы Пельтье. А в центре болванки вообще стальная труба. Через нее тоже предполагался дополнительный продув. Вот такая вот кукурузина. Тяжеленная.



Фотография этого кирпича:

Самогонный аппарат — полный автомат. Часть 2. Сепаратор. Холодильник. Куб. Алгоритмы

Отлитый из алюминия холодильник для дистилляции воздушного охлаждения.



И еще один вид с обратной стороны. Сверху/снизу видны трубочки подачи пара. Посредством множества винтов предполагалось закрепить все остальные элементы. Уголки для крепления самого холодильника.

Самогонный аппарат — полный автомат. Часть 2. Сепаратор. Холодильник. Куб. Алгоритмы

Фотография этого «кирпича» со стороны предполагаемого крепежа.



Как делалась опалубка под холодильник для понимания, что внутри:

Самогонный аппарат — полный автомат. Часть 2. Сепаратор. Холодильник. Куб. Алгоритмы

Сборка опалубки для холодильника.



Самогонный аппарат — полный автомат. Часть 2. Сепаратор. Холодильник. Куб. Алгоритмы

Собранная опалубка без крышки под заливку алюминием.



Самогонный аппарат — полный автомат. Часть 2. Сепаратор. Холодильник. Куб. Алгоритмы

Собранная под заливку опалубка. Герметик термостойкий.



Ну, заливка прошла удачно. Правда, дымилась опалубка сильно, как-никак, температура расплавленного алюминия где-то около 660oC. Но, после извлечения всей конструкции, оказалось, что медная трубка внутри заливки прохудилась. Не знаю, что с ней произошло, может силы деформации при остывании как-нибудь повоздействовали на трубку внутри, но ее порвало. И трубка дала течь и протекала куда-то вовнутрь болванки и наружу возле одного из винтов. Печально, ну да ладно.



Какие еще предполагались варианты холодильника, кроме уже представленных:

Медный радиатор (конвектор) централизованного отоления концевой. Был бы шикарный вариант, но жаба задавила даже на б/у. Новый на 2кВт стоит от 28 до 32 килорублей. К тому же — в европейской части России такие радиаторы на уровне эксклюзива.

Самогонный аппарат — полный автомат. Часть 2. Сепаратор. Холодильник. Куб. Алгоритмы

Радиатор отопления медный концевой 2 кВт.



Есть более приемлемый вариант — медно-алюминиевый радиатор отопления. Цена вопроса уже около 12,5 килорублей. Принципиальной разницы нет. Контакт пара только с медью. Как видно — застойных зон нет. Прямоток. Главное — выставить по уровню. Идеальный вариант, но всё-равно — дорогой. Кстати, на авито можно найти за 3 килорубля, но на пересылку таких тяжелых вещей никто не идет. Такие варианты стоит рассматривать, если нужен радиатор не на 1,5-2,0 кВт, а на 3-4 кВт. То есть, если перегонный куб сразу на 4 конфорки, объемом на «50+» литров. Тогда, в этом случае, еще имеет смысл дополнительно увеличить мощность продувающих вентиляторов.

Самогонный аппарат — полный автомат. Часть 2. Сепаратор. Холодильник. Куб. Алгоритмы

Медно-алюминиевый радиатор отопления.

[/spoiler]



Практическая часть вопроса



Как предполагалось ранее в предыдущей статье, аппарат работать не может. О чем речь? Предполагалось, что бак будет нагрет до температуры кипения спирта и дополнительный подвод тепла не потребуется, подводимую к баку мощность можно будет снизить. И необходима теперь только (пониженная) подводимая мощность на поддержание кипения жидкости в баке. На практике осуществить такой режим работы не удалось: брага закипала, аппарат прогревался, начинал выдавать дистиллят, но после снижения мощности, аппарат начинал «плеваться». Конденсация спиртов начиналась уже в подводимом к холодильнику патрубке и этот конденсат «гонялся» по силиконовому шлангу туда-сюда. Было принято решение не снижать подводимую к баку мощность и гнать, как говорится, на полную катушку (две конфорки на 2,0 и 1,5 кВт). Работа аппарата в этом случае идет в «непрерывном» режиме (что упрощает алгоритм в разы) без поддержания заданной температуры в баке (как предполагалось ранее). И, да — ничего не пригорает. А дефлегматор с сухопарником отсекают кипящие выбросы браги, которые могли бы попасть в холодильник.



Что еще было замечено:

Как показала практика, температура в дефлегматоре не может являться основанием для управления перегонным процессом. Проблема в том, что она разнится на 1 — 1,5oC, в зависимости от внешних условий (температуры в помещении, давления) и типа перегоняемого материала (у вина одни контрольные точки кипения, у браги — другие, у медовухи — третьи, у браги из варенья — четвертые).

Была замечена интересная особенность. Температура медного воздушного холодильника изменяется интересным и строго определенным образом. Как я уже описывал — у меня холодильник медный, воздушный, состоит из двух теплообменников от газовой колонки ВПГ-18 (19, 23), соединенных последовательно. На них закреплено 4 вентилятора диаметром 140 мм от компьютера на 12 вольт. Теплообменники справляются с поставленной задачей легко, в них нет застойных зон, они прямоточные. Ближе к концу первого теплообменника был закреплен температурный датчик от китайского электронного термостата W1209, который управляет включением вентиляторов холодильника с уставкой в 30oC. Так вот, была замечена интересная особенность — температура в конце перегонки (именно в этой точке холодильника) ведет себя следующим образом: медленно поднимается где-то до 67-69oC, а потом резко падает до 46-47oC (в течение 10-11 минут). И после этого падения температуры продукт, как говорится — «не горит» (все спирты уже частично ушли). Объясняется этот провал температуры, по-видимому, тем, что теплоемкость кипящего пара изменяется так, что способен охладиться гораздо раньше в теплообменнике, чем спиртосодержащий пар. То есть — воды в нем становится больше и она конденсируется уже на первых витках теплообменника.



[spoiler=В результате был сформирован алгоритм управления аппаратом.]1. Греем перегонный куб (около часа — полутора — зависит от внешней температуры окружающей среды). Ничего не предпринимаем. Клювик сепаратора выставляем в положение 1 — «головы». Ждем срабатывания электронного термостата W1209 (по сути — однозначный цифровой сигнал). Было замечено, что после включения термостата он уже не выключается до самого конца перегонного процесса (если температура наружного воздуха выше нуля). Срабатывание термостата и включение вентиляторов холодильника в точности совпадает с началом истекания «голов». Запускаем таймер на 5 минут (этого времени всегда хватает, чтобы отогнать 200 мл. голов). По истечение 5 минут переводим клювик сепаратора в положение 2 — «крепкое тело». Ждем 30 минут. За это время выходит около 1 литра (при обычной заправке куба в 20 литров) крепкого «продукта» (процентов 60).

2. Переводим патрубок сепаратора в 3 положение «слабое тело». Отгоняем 1 час (отгонка «слабого тела» занимает около 1 часа пока «горит» — это еще где-то 1,5-2 литра). И в течение этого часа ничего не делаем, а лишь фиксируем максимальную температуру термодатчика. Вообще, температура на холодильнике в этой точке может плавать в пределах 53-69oC, но никак не на 20. На 20oC только в конце перегонки и резко. Допустим, зафиксировали максимум температуры на холодильнике, пусть он равен 69oC. Постоянно после отгона «крепкого тела» начинаем контроль отклонения от этого максимума. Если попался еще один максимум, фиксируем его снова. И снова ждем отклонения от максимума на 20-22oC от максимума. Как только температура упала ниже уровня (например, 69-21=48oC), переводим клювик (патрубок) сепаратора в режим отгона «хвостов» в 4 положение.

3. В режиме «хвостов» просто выставляем таймер, скажем, на 1-1,5 часа и отгоняем столько, сколько получится. За это время все остатки по-любому отгонятся. По истечение 1,5 часов можно включить какую-нибудь сигнализацию об окончании процесса, а после — всё оборудование можно расхолаживать и выключать.

[/spoiler]

[spoiler=Статистика процесса перегонки]Фиксирование температуры в процессе перегонки в контрольной точке холодильника.

Эксперимент первый:

Перегонялось 18 литров. Сахарная брага.

0:00 — Старт нагрева перегонного куба.

1:00 — Бурно закипело. Пошел прогрев дефлегматора, холодильника.

1:02 — Срабатывание термостата. Закрутились вентиляторы. Уставка 30 градусов на включение, 28 на выключение. Потекли головы.

1:06 — 250 мл. «голов» отогналось. 57-60oC — установившаяся температура в контрольной точке холодильника.

1:30 — Отогнался 1 литр 60% спиртового раствора.

1:58 — 2,5 литра отогналось (1 литр «крепкого тела» и 1,5 литра остатков «слабого тела»). Температура медленно поползла вверх.

2:03 — Температура в контрольной точке холодильника 69,7oC.

2:10 — Температура медленно поползла назад.

2:16 — 66,3oC.

2:24 — 58,3oC.

2:28 — 55,0oC.

2:29 — 54,0oC.

2:30 — 52,2oC.

2:31 — 51,0oC.

2:32 — 48,0oC.

2:33 — 46,0oC.

2:35 — 46,2oC — конец отгонки «слабого тела».

2:39 — 46,6oC.

3:27 — 45,0oC — конец отгонки «хвостов».



Эксперимент второй:

В следующий раз перегонка шла так же, только температура была сдвинута немного в большую сторону — в помещении потеплело. Но разница в 20oC сохранилась. В процессе перегонки наблюдается два скачка температуры — в начале до 63-х и в конце до 69-и с падением между пиками до 53oC (один пик на метаноле, второй на этаноле). Но в конце — все-равно провал, как я и говорил, но резкий и на 20oC от максимума.

[/spoiler]



В общем, в ходе экспериментов, я сделал заключение, что ключом к контролю перегонного процесса является не температура в перегонном кубе или дефлегматоре, а температура в нужной точке холодильника (правда — только в холодильнике на воздушном охлаждении). И, на самом деле, алгоритм получился бы идеальным, если бы не отрицательные температуры в помещении. Если перегонка идет при наружном воздухе (если перегонка идет где-нибудь в гараже) около 0 или даже при минусах — алгоритм «ломается». Температура на термодатчике термостата W1209 снижается ниже порогов включения-выключения и смысла измерять здесь что-либо уже нет. Вентиляторы то включаются, то выключаются. Тогда в этом случае — алгоритм отгонки по обычному таймеру работает как часы. Было замечено, что даже при различных брагах, при различной наружной температуре воздуха время на перегонку действительно разнится, но эта разница по продолжительности процесса заключается только во времени нагрева бака с содержимым и может идти от 1 до 1,5 часов. Всё остальное время перегонного процесса практически не меняется (при одинаковом заполнении бака). Поэтому, пока что соберу установку, которая будет работать по таймеру, запуск которого осуществляется по срабатыванию термостата. А потом «обрасту» алгоритмами. Ибо — самое сложное — это реализовать железо. Программы можно и обновить, контроллер перешить. Это дело наживное.



[spoiler=Проверка одной идеи:]А еще пробовал вот этот патент на работоспособность: — патент на измеритель «спиртуозности» протекающей жидкости путем замера емкости в проточном конденсаторе. По сути — идет замер диэлектрической проницаемости протекающей жидкости, омывающей проволочный конденсатор. Я уже пробовал делать замеры емкости обычной проволочкой, скрученной в витую пару. Помещал в спирт и в воду. Правда, спирт был изопропиловый. Разница в емкости очень убедительная (где-то в 50 раз). А вот с этиловым — конденсатор подкачал. Разница в емкости незначительна.

Самогонный аппарат — полный автомат. Часть 2. Сепаратор. Холодильник. Куб. Алгоритмы

Фотография конденсаторов проточных экспериментальных.



И статистика по емкостям проточных конденсаторов:

Измерение емкости на частоте 10кГц.

Сухой конденсатор: 66пФ.

Мокрый от воды: 200пФ.

Спирт этиловый (85%): 206пФ.

Спирт изопропиловый: около 10 нФ.



То есть, в качестве датчика конденсатор проточный — не годится. А была большая надежда на него. Емкость меняется незначительно на этиловом спирте. Правда, добротность этого конденсатора меняется в очень широких пределах от воды к спирту. Но, измерение добротности конденсатора — это уже совсем другой измерительный прибор. В разы сложнее измерять. Нужно клепать отдельный контроллер. Банально — лень, лишь для того, чтобы провести эксперимент. Не факт, что заработает.

[/spoiler]



Теперь, на данный момент времени не хватает силового блока управления с пускателем и «мозгами» (будет выглядеть как обычный электрический шкаф под эл. счетчик). Все остальные компоненты автоматического самогонного аппарата имеются.

Самогонный аппарат — полный автомат. Часть 2. Сепаратор. Холодильник. Куб. Алгоритмы

Пока что в таком виде силовой шкаф, но без «мозгов».



[spoiler=Наполнение силового шкафа:]Управление предполагается следующим образом: вся плита («А чего? — Не жалко, я её вообще хотел на свалку выбросить!») запитывается от блока управления. Сам блок управления запитывается от силовой трехфазной розетки. На плите «Электра-1001» заранее включены две нужные конфорки в положение «6» (изменение температуры в процессе перегонки не предполагается). «Мозги» блока управления будут подавать/снимать фазу в нужное время со всей плиты «Электра-1001». Номинальные токи запитки плиты на уровне 20-25 ампер (пусковые, кстати, те же — нихром ведет себя как идеальный потребитель без чрезмерных пусковых токов). Для запитки подойдет любой пускатель или, как еще его называют — контактор на 25-40 ампер на 3 фазы. Например, такой.

Самогонный аппарат — полный автомат. Часть 2. Сепаратор. Холодильник. Куб. Алгоритмы

Пускатель Schneider Electric LC1D1210.



Мне пришлось его спараллелить. Ибо у него 12 ампер на фазу. Спараллелил на случай, если откажет одна из конфорок (запитанной от второй фазы), и, тогда придется греть бак двумя конфорками, но от одной фазы.

Можно использовать для наших нужд еще советский пускатель ПМА3102 на 40 ампер. Дешевый вариант, но великоват. Я его сперва хотел использовать, но он реально половину ящика занимает. Ну, и, высокий он — штуковина такая крупноватая. И компьютерный блок питания в этом случае не умещался в электрический ящик. Зато, когда он срабатывает — аж стены трясутся! Поставил бы его, но с выбором электрического шкафчика поторопился.

Самогонный аппарат — полный автомат. Часть 2. Сепаратор. Холодильник. Куб. Алгоритмы

Фотография советского пускателя ПМА 3102 на 40 ампер.



Запитка «мозгов» будет осуществляться от компьютерного блока питания ватт на 300 типа ATX.

Самогонный аппарат — полный автомат. Часть 2. Сепаратор. Холодильник. Куб. Алгоритмы

Крепление блока питания к силовому ящику для охлаждения.



Самогонный аппарат — полный автомат. Часть 2. Сепаратор. Холодильник. Куб. Алгоритмы

Наполнение шкафа. Блок питания. Пускатели. Блок реле.



Самогонный аппарат — полный автомат. Часть 2. Сепаратор. Холодильник. Куб. Алгоритмы

Таким будет джойстик управления контроллером. 5 положений + 2 кнопки.



Самогонный аппарат — полный автомат. Часть 2. Сепаратор. Холодильник. Куб. Алгоритмы

Колодка и кнопки с подсветкой, как на следующей ниже схеме.



Колодка будет раздавать +12, +5, GND на цифровые элементы, расположенные на дверке шкафа: контроллеру, дисплею, кнопкам, джойстику.

Схема силового ящика с «мозгами» предполагается следующей (пока не проверена):

Самогонный аппарат — полный автомат. Часть 2. Сепаратор. Холодильник. Куб. Алгоритмы


Силовая электрическая схема ящика с «мозгами».



Алгоритм работы схемы шкафа следующий: предполагаем, что на блоке питания ATX дежурка есть (то есть — фазы к ящику подведены). Нажимаем на зеленую кнопку «Пуск». Тем самым замыкаем зеленый провод блока питания ATX PS-ON на землю. Тем самым его запускаем. Появляется питание +5, +12 вольт. Реле Р1 замыкается и осуществляет самоподхват блока питания. При этом, питание начинает поступать на микроконтроллер и дисплей. Подсветка дисплея, кнопок «Пуск», «Стоп» тоже загорается. Далее, мы уже можем выбрать программу работы микроконтроллера при помощи джойстика на двери шкафа.

Программы могут быть разные, например «Обычная перегонка», «Вторая перегонка», «Половина бака», «С контролем от датчика холодильника», «По таймеру» и т.п. Ну, и, банально — согласие, типа: «А, Вы уверены, что хотите начать процесс перегонки?» — защита от случайного включения шкафа.

Кнопка «Стоп» — жестко вырубает весь шкаф и фазы, поступающие на электрическую плиту. Она размыкает реле Р1 и замыкает реле Р4. В результате пропадает самоподхват пускателя и самоподхват компьютерного блока питания. Кнопка «Стоп» нужна для экстренного отключения шкафа (на всякий случай, если забыл, к примеру, перегонный куб заполнить или что-то пошло не так).

[/spoiler]



В общем — осталась кое-какая «железная» работа, а дальше — обкатка алгоритмов на изготовленном «железе». Установочка, получается, по всем меркам, — уже не кислая. Так что — продолжение следует… Надеюсь, было интересно.

Источник: Хабр / Интересные публикации

Категория: Сделай Сам

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Добавление комментария

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Полужирный Наклонный текст Подчеркнутый текст Зачеркнутый текст | Выравнивание по левому краю По центру Выравнивание по правому краю | Вставка смайликов Выбор цвета | Скрытый текст Вставка цитаты Преобразовать выбранный текст из транслитерации в кириллицу Вставка спойлера
Введите два слова, показанных на изображении: *