Устройство для получения спирта

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к устройствам для перегонки браги, получения ратификационного спирта, алкогольных напитков, а также дистиллированной воды. Полезная модель может найти широкое применение для использования в домашних условиях.
Уровень техники
Широко известны устройства для получения спирта включающие бак, дефлегматор, теплообменник.
В качестве аналога выбрана установка для получения спирта, которая в части дефлегматора имеет близкое по смыслу техническое решение, однако изложенное в обобщенном понятии и ином назначении, а именно: содержащая куб-испаритель, соединенный с батареей колонок, образованных вертикальными трубками, расположенными в корпусе и закрепленными внизу в отверстиях опорной пластины, расположенной в нижней части корпуса, дефлегматорную камеру, образованную верхними частями трубок и верхней и нижней горизонтальными пластинчатыми перегородками с выполненными в них отверстиями, в которые вставлены трубки, систему охлаждения, соединенную через соответствующие патрубки с дефлегматорной камерой, а также что в дефлегматорную камеру введены дополнительные пластинчатые перегородки, в которых выполнены отверстия для трубок, одна часть указанных отверстий выполнена с диаметром, равным внешнему диаметру трубок, а другая часть отверстий выполнена с диаметром, превышающим внешний диаметр указанных трубок и с расположением, обеспечивающим зигзагообразную траекторию движения охлаждающей жидкости в частях дефлегматорной камеры, входной и выходной патрубки которой расположены в наиболее удаленных друг от друга частях упомянутой камеры, образованных пластинчатыми перегородками, (см. патент РФ №2115455, дата публикации 20.07.1998).
К недостаткам известной установки для получения спирта в случае ее использования в конечном теплообменнике, следует отнести низкую производительность и повышенный расход воды, ввиду того, что вода проходит через широкую площадь множества отверстий, тем самым теряя силу напора, когда в конечном теплообменнике для ускоренного теплообмена необходим интенсивный зигзагообразный поток движения воды, сбивающий тепловую рубашку со стенок трубок, который обеспечивается узким проходом.
В качестве прототипа выбрано устройство для получения спирта, состоящее из емкости, царги, отводов, кожухотрубного теплообменника, в котором используется, имеющее близкое по конструкции техническое решение кожухотрубного теплообменника.
В данном прототипе кожухотрубный теплообменник состоит из трубок для прохождения и конденсации спиртосодержащего пара, поперек которых установлены перегородки, имеющие форму равную половине окружности, и установленные поочередно таким образом, чтобы обеспечить зигзагообразный поток воды.
К недостаткам известного прототипа следует отнести низкую производительность и повышенный расход воды, ввиду того, что вода в известном устройстве проходит через широкое внутреннее пространство кожухотрубного теплообменника и не приобретает повышенную силу напора, так как свободное пространство недостающей части перегородки не создает заданные параметры напора.
(см. ссылку на сайте форума http://forum.homedistiller.ru/index.php?topic=61626.0 Посл. ред. 04 Апр 2014, 08:43 от Advard)
Раскрытие полезной модели
Технической проблемой, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является создание конструкции, снижающей потребление воды и повышающей производительность за счет ускоренного теплообмена.
Техническим результатом полезной модели является технический эффект, выражающийся в снижении потребления воды и повышении производительности за счет ускоренного теплообмена.
Технический результат достигается тем, что устройство для получения спирта содержит емкость, царгу, дефлегматор, два отвода по 90 градусов, кожухотрубный теплообменник, при этом кожухотрубный теплообменник состоит из трубок для прохождения и конденсации спиртосодержащего пара, поперек которых установлены перегородки, имеющие отверстия для трубок, плотно прилегающие к поверхности трубок, проход по краю, создающий повышенный напор в момент прохождения потока воды, при этом расположение проходов в кожухотрубном теплообменнике устанавливается таким образом, чтобы обеспечить зигзагообразный поток воды, обеспечивающий сбивание тепловой рубашки с поверхности трубок, что создает ускоренный теплообмен и соответственно снижает потребление воды.
Технический результат в отношении повышения производительности достигается тем, что при том же изначально заданном объеме воды, потребляемом в аналогах, за счет ускоренного теплообмена повышается производительность работы установки для получения спирта.
Краткое описание чертежей
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 - изображен общий вид устройства для получения спирта, на фиг. 2 - общий вид кожухотрубного теплообменника, на фиг. 3 - изображены отверстия и проход, на фиг. 4 - вид в режиме ратификации.
Осуществление полезной модели
Устройство для получения спирта содержит емкость 1, царгу 2, дефлегматор 3, два отвода по 90 градусов 4, в одном из которых установлен ниппель для крепления термометра 5, кожухотрубный теплообменник 6, фиг. 1, при этом кожухотрубный теплообменник 6 фиг. 2 состоит из трубок 7 для прохождения спиртосодержащих паров, поперек которых установлены перегородки 8, имеющие отверстия 9 фиг. 3, плотно прилегающие к поверхности трубок, а также проход 10 по краю для повышения напора воды, при этом расположение проходов в кожухотрубном теплообменнике устанавливается таким образом, чтобы обеспечить зигзагообразный интенсивный поток воды 11 фиг. 2, обеспечивающий при заданном напоре сбивание тепловой рубашки 15 с поверхности трубок, образующейся в виде прогретого слоя воды, соприкасающегося с поверхностью разогретых трубок.
Соединение деталей устройства для получения спирта осуществляется путем стыковки одного элемента с другим, причем места соединения обоих элементов могут быть частью или целым иных деталей, например, иметь удлиненный патрубок, который выполняет функцию царги или иметь удлиненный патрубок в виде дефлегматора. Соединение также может выполняться за счет прокладок и хомутов.
Использование устройства для получения спирта может осуществляться в два этапа и работает следующим образом.
На первом этапе при переработке браги необходимо получить исходное сырье (спирт-сырец), для этого достаточно использовать емкость 1 и кожухотрубный теплообменник 6.
В емкость 1 заливают брагу, подводят нагрев (газ, электроплита, открытый огонь), в кожухотрубный теплообменник 6 через патрубок 12 фиг. 2 подается охлаждающая жидкость (проточная холодная вода), через патрубок 13 подключается отвод использованной воды.
При закипании, пары спиртосодержащей жидкости подымаются вверх и поступают в кожухотрубный теплообменник 6.
Попадая в кожухотрубный теплообменник 6, пары спиртосодержащей жидкости вступают в теплообменный процесс с охлаждаемым проточной водой металлом трубок 7 и затем конденсируются. При этом зигзагообразный интенсивный поток холодной воды 11 сбивает тепловую рубашку 15 с поверхности трубок 7, ускоряя теплообмен.
При окончании процесса сконденсированная спиртосодержащая жидкость собирается в отстойнике 16 фиг. 2 и стекает через трубку отбора 17 в приемную емкость (не показана). В результате получаем спирт-сырец.
На втором этапе происходит дельнейшая переработка спирта-сырца осуществляемая путем дробной дистилляции или ратификации в качественный состав спирта (этиловый спирт).
В емкость 1 заливают спирт-сырец и воду, разбавляя спиртосодержащую жидкость до 35-40 градусов, подводят нагрев (газ, электроплита, открытый огонь), в кожухотрубный теплообменник 6 через патрубок 12 фиг. 2 подается охлаждающая жидкость (проточная холодная вода), через патрубок 13 подключается отвод использованной воды.
При закипании спиртосодержащие пары подымаются вверх по царге 2, тяжелые фракции задерживаются на спирально-призматической насадке 18 фиг. 1, после чего спиртосодержащий пар попадает в дефлегматор 3, который также имеет подвод 19 и отвод 20 охлаждающей жидкости. При контакте с трубками пар в дефлегматоре 3 конденсируется, флегма (жидкая часть конденсата, содержащая тяжелые примеси и воду) стекает по краям царги 2 вниз обратно в емкость 1.
При стекании обратно в емкость 1 часть флегмы сталкивается с восходящим паром из емкости 1, происходит тепломассообмен и часть переиспаренной флегмы поступает снова в дефлегматор 3. Таким образом, происходит дополнительная очистка спиртосодержащих паров от вредных тяжелых примесей.
Освободившиеся спиртосодержащие пары, имеющие меньшую массу, поступают вверх в отводы 4, в одном из которых установлен ниппель 5 для установки термометра и далее в кожухотрубный теплообменник 6.
Попадая в кожухотрубный теплообменник 6, пары спиртосодержащей жидкости вступают в теплообменный процесс с охлаждаемым проточной водой металлом трубок 7 и затем конденсируются. При этом зигзагообразный интенсивный поток холодной воды 11 сбивает тепловую рубашку 15 с поверхности трубок 7, ускоряя теплообмен.
При окончании процесса сконденсированная спиртосодержащая жидкость собирается в отстойнике 16 и стекает через трубку отбора 17 в приемную емкость (не показана). В результате получаем качественный спирт (этиловый спирт).
При дистилляции воды устройство для получения спирта функционирует таким же образом.
Для использования устройства для получения спирта в режиме ратификации, кожухотрубный теплообменник посредством отводов 4 перемещается в вверх, в вертикальном положении, фиг. 4.
Как указано ранее устройство для получения спирта может функционировать без дефлегматора, без царги и отводов, так как от них не зависит устанавливаемый полезной моделью технический результат, однако они занимают важное место в технологии очистки спиртосодержащей жидкости и соответственно улучшения качества конечного продукта.
Устройство для получения спирта легко собирается, разбирается и промывается после каждой процедуры перегонки.
Таким образом, установка перегородок с проходом с краю для протока холодной воды, расположенных поочередно, например, с противоположной стороны, устанавливая зигзагообразный интенсивный поток воды, обеспечивает сбивание тепловой рубашки с поверхности трубок, что обусловливает ускоренный теплообмен, сокращая потребление воды, или при том же потреблении воды увеличивает производственную мощность устройства для получения спирта.