Міцність за температурою пари
Спиртомір у процесі не допоможе: він міряє те, що вже стекло й охололо. А знати міцність треба зараз, поки йде відбір. І прилад для цього вже стоїть — термометр.
Температура пари в колоні однозначно пов'язана з її складом. Для суміші етанол–вода за фіксованого тиску кожній температурі відповідає рівно одна міцність пари й рівно одна міцність рідини, що кипить під нею.
Приклад#
90 °C за нормального атмосферного тиску:
- дистилят на виході — 61,9 %
- рідина в кубі — 13,4 %
Показник малює сам калькулятор, тож числа тут завжди свіжі. Зелена крапка — азеотроп: далі дистиляцією не буває, скільки тарілок не став.
Друге число не менш корисне за перше: воно каже, скільки спирту ще лишилось у кубі, тобто коли пора завершувати.
Що під капотом#
Розрахунок не табличний, а фізичний, і складається з трьох частин:
- Рівняння Антуана дає тиск насиченої пари кожного компонента за температурою.
- Модель Вілсона вводить коефіцієнти активності — бо етанол із водою поводяться не як ідеальна суміш, а помітно від неї відхиляються.
- Бісекція підбирає склад рідини, за якого сумарний тиск дорівнює заданому.
Модуль vle порталу — прямий порт rb_abv_algorithms.h із прошивки oCBot. Тобто калькулятор на сайті й контролер на апараті рахують одним і тим самим кодом. Число з екрана контролера і число з калькулятора зійдуться.
Чому не можна вивчити напам'ять#
Уся шкала прив'язана до тиску, і зсуває її не тільки погода.
Атмосферний тиск. Циклон-антициклон — це кілька кПа, і температури пливуть на десяті долі градуса. Дрібниця, але на межі відбору відчутна.
Опір колони. Насадка, тарілки, забита сітка створюють підпір: тиск унизу вищий за атмосферний. У калькуляторі це окреме поле — стовп у міліметрах водяного стовпа. Колона з високим опором кипить гарячіше за «табличну» за тієї самої міцності.
Висота над рівнем моря. Для більшості України поправка мала, але в горах вона вже не косметична.
Тому правильна звичка — не запам'ятовувати «78,3», а тримати під рукою розрахунок і підставляти свої умови.
Де термометр справді бреше#
▪️ Місце встановлення. Датчик мусить бути в потоці пари, а не в застійній зоні й не притиснутий до стінки. Пара біля стінки холодніша за пару в центрі.
▪️ Перегрів. Якщо гільза стоїть надто низько й до неї дістає бризки або перегріта пара з куба, показник іде вгору без жодного зв'язку зі складом.
▪️ Інерція. Товста гільза з поганим тепловим контактом відстає на десятки секунд. На стабільному режимі це не заважає, на переході — вводить в оману.
▪️ Роздільна здатність. Різниця між тілом і початком хвостів — це часто менш ніж градус. Термометр із кроком 1 °C такого не покаже.
Розрахунок описує рівновагу. Поки колона не вийшла на режим і працює «на себе», температура ще не означає нічого — вона просто повзе.
Що з цього на практиці#
- Вийти на стабільний режим і лише тоді читати температуру.
- Порівняти з розрахунком під свій тиск і опір колони.
- Розбіжність у пару градусів — це не «фізика бреше», а привід перевірити місце датчика.
- Друге число — міцність у кубі — використовувати як сигнал завершення, а не гадати за струменем.
Термометр не замінює носа. Але він єдиний прилад, який каже, де ви зараз, — і робить це безперервно.