Тема: Необходимая точность стабилизации мощности нагрева кубовой жидкости
Где-то на форуме проскакивала фраза:"необходимая точность регулирования напряжения на ТЭНе не менее 1 вольта". Требование вытекает из необходимости удерживать колонну в предзахлебе, очевидно. Но выраженное в вольтах оно неинформативно.
Поскольку подавляющее большинство устройств, используемых для регулировки мощности кубового ТЭНа, выходным параметром имеют действующее напряжение электросети, на форуме сложилась традиция и режим ректификации описывать напряжением, а не мощностью на ТЭНе. С точки зрения физики это не совсем правильно и вносит некоторую неразбериху. Немного проясню этот вопрос.
Для простоты будем считать, что сопротивление ТЭНа постоянно и вся выделенная на ТЭНе мощность тратится на нагрев кубовой жидкости.
Кубовая жидкость при ректификации - это СС, т.е. сравнительно чистый спиртовой раствор. Скорость парообразования спиртового раствора не так сильно зависит от его концентрации, чтобы этот фактор учитывать в данном случае, а значит режим нагрева кубовой жидкости при ректификации с достаточной точностью описывается мощностью на ТЭНе.
Само собой мощность нагрева будет отличаться для колонн разных размеров с разными параметрами работающих в разных режимах. Однако, речь здесь не о самой мощности, а о необходимой точности её стабилизации.
Из закона Джоуля-Ленца и закона Ома следует соотношение:
P = U^2 / Rт,
где Rт - сопротивление ТЭНа, U - действующее напряжение на ТЭНе, P - мощность на ТЭНе.
Или, выражая через номинальную мощность ТЭНа (паспортный параметр):
P = Рном * (U / Uном)^2,
где Рном - номинальная мощность ТЭНа при номинальном действующем напряжении электросети Uном (обычно 230В).
Таким образом утверждения типа "выставил 160 вольт, добавил 1 вольт" особого смысла не имеют без указания сопротивления ТЭНа или его номинальной мощности. Но это строго говоря. А если вглядеться в умолчания, то станет понятно, что сии утверждения имеют ввиду довольно узкий диапазон номинальных мощностей кубовых ТЭНов, применяемых форумчанами: 2-4кВт.
Посчитаем мощность по вышеприведенной формуле.
для среднего значения - 3кВт ТЭНа:
"выставил 160 вольт" -> ~1452 Вт;
"добавил 1 вольт" -> ~1470 Вт, т.е. добавил ~18 Вт.
"выставил 180 вольт" -> ~1837 Вт;
"добавил 1 вольт" -> ~1858 Вт, т.е. добавил ~21 Вт.
И на краях диапазона.
для 2кВт ТЭНа:
"выставил 196 вольт" -> ~1452 Вт;
"добавил 1 вольт" -> ~1467 Вт, т.е. добавил ~15 Вт.
"выставил 220 вольт" -> ~1830 Вт;
"добавил 1 вольт" -> ~1847 Вт, т.е. добавил ~17 Вт.
для 4кВт ТЭНа:
"выставил 138 вольт" -> ~1440 Вт;
"добавил 1 вольт" -> ~1461 Вт, т.е. добавил ~21 Вт.
"выставил 156 вольт" -> ~1840 Вт;
"добавил 1 вольт" -> ~1864 Вт, т.е. добавил ~24 Вт.
Разные значения добавленной мощности при добавлении 1 вольта напряжения получаются из-за квадратичной зависимости мощности от напряжения. Потому к выражению "добавил 1 вольт" помимо номинальной мощности ТЭНа надо ещё прибавлять выставленное на ТЭНе напряжение.
Перевести добавленные вольты в добавленные ватты можно по упрощенной формуле (справедлива, если U >> dU):
dP = 2 * Pном * U * dU / Uном^2,
где dU и dP - добавленные вольты и ватты соответственно, U - напряжение на ТЭНе перед добавлением.
Или, если подставить Uном=230В:
dP = Pном * U * dU / 26450
Посчитаем для 3кВт ТЭНа и тех же 160В на нём точность стабилизации у используемых регуляторов напряжения:
РМ-2, заявленная точность +/-1В -> ~36 Вт;
РМ-2pro, заявленная точность +/-0.5В -> ~18 Вт;
РМВ-К, заявленная точность 1В -> ~18 Вт;
Регулятор от kvic'а, заявленная точность +/-0.3В -> ~11 Вт.
Наименьшая точность у РМ-2. Этим регулятором пользуются многие и нареканий на этот регулятор я не встречал.
Однако, для каких-то выводов данных недостаточно.
Потому прошу форумчан отписаться по возможности о режиме нагрева кубовой жидкости в предзахлебе на своих аппаратах.
У меня ТЭН 1,8кВт, моя 28мм колонна в предзахлебе на мощности около 700Вт. Чтобы захлебнуть колонну достаточно добавить 20-25Вт.
