Руководство пользователя: Калькулятор ректификации SSVC
Этот калькулятор — ваш цифровой помощник, который переводит теоретические расчеты в конкретные цифры для контроллера: время открытия клапана, период и скорость отбора. Он помогает автоматизировать процесс так, чтобы каждая фракция (головы, тело, хвосты) отбиралась максимально эффективно. Функционал калькулятора не завязан на какой либо контроллер, но при разработке опирался все же на возможности ssvc0059_v2
1. Основные понятия
Прежде чем вводить цифры, важно понимать два параметра:
АС (Абсолютный спирт): Это общее количество чистого 100% спирта в вашем кубе. Например, в 10 литрах 40% спирта-сырца содержится 4 литра АС.
Переиспарение (Цикл): Время, за которое из куба испарится объем пара, эквивалентный всему объему АС. Это важный показатель «энергетики» вашей колонны.
Физика процесса: Почему «Головы» улетают по циклам?
1. Что такое «Цикл переиспарения»?
Представьте, что весь чистый спирт (АС), который залит в ваш куб, — это некая порция энергии. Чтобы эта порция превратилась в пар и поднялась в колонну, нужно затратить определенное количество тепла.
Один цикл переиспарения — это теоретический отрезок времени, за который нагревательный элемент (ТЭН) испаряет из куба объем пара, эквивалентный общему количеству чистого спирта в кубе.
Простая аналогия: Если у вас в кубе 4 литра чистого спирта, то один цикл завершится тогда, когда через колонну «пролетит» пар, в котором содержится эти самые 4 литра спирта.
2. Связь с эфирно-альдегидной фракцией (Головами)
Эфиры и альдегиды обладают очень высокой летучестью. Это значит, что при нагреве они стремятся покинуть куб в первую очередь, гораздо охотнее, чем сам этиловый спирт.
Однако они не могут просто «испариться и исчезнуть» мгновенно.
В кубе: Головы распределены по всему объему жидкости. Чтобы они вышли, нужно «прокипятить» объем спирта.
В колонне: Колонна работает как фильтр. Головы поднимаются вверх, но часть из них конденсируется и возвращается вниз (флегма). Происходит постоянный обмен: «шаг вверх — полшага вниз».
3. Почему мощность влияет на скорость очистки?
Многие новички совершают ошибку, считая, что головы нужно отбирать «по капле в секунду» независимо от оборудования. Это не совсем верно.
На высокой мощности пар образуется быстрее. Следовательно, порция пара, необходимая для одного цикла переиспарения, проходит через куб и колонну быстрее. Головы «вымываются» из куба интенсивнее.
На низкой мощности этот процесс растягивается.
Именно поэтому калькулятор запрашивает Мощность. Чем выше ваша «чистая» мощность, тем короче будет время одного цикла и тем быстрее вы сможете безопасно отобрать головы без потери качества.
4. Паспортная мощность vs Реальная мощность
Паспортная мощность ТЭНа — это то, что написано на коробке или выбито на самом нагревателе (например, 3 кВт). Реальная (чистая) мощность — это энергия, которая непосредственно тратится на испарение спирта.
Почему они отличаются?
Главная причина — теплопотери. Куб, колонна и соединительные узлы работают как радиаторы отопления: они греют воздух в помещении.
Если ваш куб не утеплен, вы можете терять до 30–50% мощности.
Даже с хорошим утеплением (каучук, пенофол) потери составляют около 10–15%.
Важно: Если ввести в калькулятор 3 кВт, а реально на испарение идет 2.4 кВт, калькулятор решит, что пар летит быстрее, чем на самом деле. В итоге он занизит время отбора голов, и вы получите «грязный» продукт.
5. Правило «Двух циклов»
Практика и математические модели (включая труды известных теоретиков ректификации) показывают:
За 0.5 – 1 цикл: Из куба выходит основная часть (около 70-80%) самых легкокипящих примесей.
За 2 цикла: Куб очищается от голов практически полностью, и они концентрируются в верхней части колонны и дефлегматоре.
В калькуляторе параметр «Целевые циклы»:
1 цикл: Экономный режим (для последующей переработки или если сырье очень чистое).
2 цикла (Рекомендуется): Стандарт для получения качественного продукта. За это время весь объем спирта в кубе «обновится» в виде пара дважды, гарантированно вынося за собой все ненужные эфиры, даже в том случае, когда вместо реальной мощности колонны указана мощность тена и не учтены не большие тепловые потери.
2. Параметры процесса
Введите данные о вашей текущей перегонке:
Мощность (кВт): Укажите чистую мощность (грязная мощность ТЭНа минус теплопотери куба). Именно эта энергия превращает жидкость в пар.
Объем заливки (л): Общий объем жидкости в кубе.
Крепость (%): Содержание спирта в кубе.
Стабилизация (мин): Время работы колонны «на себя» перед началом отбора.
3. Настройка отбора по фракциям
Эфирно-альдегидная фракция (Головы)
Самая ответственная часть. Калькулятор предлагает два режима:
По циклам (Рекомендуется): Теория (и практика опытных винокуров) гласит, что головы эффективно вылетают из куба за время, пока испарится 1–2 объема АС.
Значение «2» — золотой стандарт для получения чистого продукта.
Чем выше мощность, тем быстрее проходят эти циклы.
По скорости: Если вы привыкли отбирать, например, строго 150 мл/час, введите это число в поле «Желаемая скорость».
Дополнительные настройки:
Сброс (Release): Позволяет быстро слить «концентрат» голов, скопившийся в узле отбора во время стабилизации.
Финальная скорость: Плавное снижение скорости к концу отбора голов для более четкого разделения.
Подголовная фракция
Подголовники: Переходная фракция. Обычно это 5–7% от АС. Их можно пустить на повторную ректификацию.
Тело
Тело (Спирт): Основной продукт. Вы можете задать отбор либо в процентах от АС, либо указать «Стоп по Т куба». Если вы укажете температуру (например, 90°C), калькулятор сам вычислит, какой объем спирта вы успеете забрать до этой отметки.
Предхвостовая фракция (Хвосты)
Настройка объема и скорости дожимания остатков спирта из куба.
4. Как работает механизм расчета (Для знатоков)
Калькулятор использует сложные математические модели, чтобы «заглянуть» внутрь колонны:
Физика пара: Программа рассчитывает температуру кипения и крепость пара в зависимости от текущей спиртуозности в кубе, используя нелинейные уравнения (полиномы).
Теплота испарения: Учитывается, что для испарения спирта и воды требуется разное количество энергии. Калькулятор вычисляет общую теплоту испарения смеси для точного определения объема пара.
Флегмовое число: Программа следит, чтобы скорость отбора не превышала критическую. Она рассчитывает, сколько спирта возвращается обратно в колонну (флегма) для её орошения и разделения фракций.
ШИМ-расчет: На основе «Пропускной способности клапана» (сколько мл вытекает за час при полностью открытом клапане) калькулятор выдает точное время открытия в секундах для вашего клапана.
5. Итоговая аналитика
В нижней части экрана вы увидите «прогноз» вашей работы:
Общий АС: Сколько всего спирта в кубе.
Т кипения: При какой температуре закипит ваш сырец.
Остаток в кубе: Сколько жидкости останется после завершения всех этапов.
Общее время: Сколько примерно часов и минут займет весь процесс от старта отбора до выключения.
💡 Важное напоминание
Калькулятор — это точный инструмент, но он не видит ваше оборудование вживую. Всегда используйте полученные цифры как базовые настройки. Если вы чувствуете что то идет не так — корректируйте скорость отбора в большую или меньшую сторону.
Совет: Если вы новичок, начните с параметров «по умолчанию». Они подобраны как наиболее безопасные для старта.