Предварительные рассуждения. Принцип работы РК заключается в возврате части флегмы в колонну, с тем, чтобы она испарялась, отнимая часть тепловой энергии у подымающегося пара, заставляя часть пара конденсироваться. Конденсируется при этом, та часть пара, коя кипит при более высокой температуре, чем опускающаяся флегма. Поскольку в процессе испарения СС в кубе меняется процентное содержание спирта в остатке и в образующимся паре, количество возвращаемой флегмы нужно разное. Предположим, что в начале процесса в кубе 40% спирта, в этом случае температура кипения 83° и в пару будет 74% спирта, для получения 96% пара нужно сконденсировать 22% воды, поскольку удельная теплота парообразования воды 2260 кДж/кг, против 837 для спирта, значит вернуть в колонну нужно 22*2260/837 = 59% от полученного спирта, то есть ФЧ = 59/41= 1,5. Если в конце процесса в кубе 15% спирта, температура кипения 89° и в пару 60% спирта, значит вернуть нужно 34*2260/837 = 92% спирта, ФЧ = 11.5. Понятно, что возможности царги с наполнителем по возможности обеспечить возможность полного испарения возвращаемого спирта ограничены ее размерами, что дает для каждой конкретной реализации колонны конкретно ей доступное ФЧ. Если на нагрев куба идет 2 кВт, то он сможет обеспечить получение за час 7200 кДж, то есть 3.1 кг водяного пара, или 8.6 спиртового пара. Значит, в дефлегматоре будет образовываться до 8 литров спирта в час. Поскольку все рассуждения сферические в вакууме, то реально получится существенно меньше.
Основная функция узла отбора и возврата обеспечить возврат части флегмы в РК. В большинстве описанных конструкций возврат происходит с помощью постоянно открытой трубки возврата, а регулировка обеспечивается с помощью игольчатого крана отбора. Во всех аппаратах это некий стаканчик сложной формы объемом около 20-50 мл и с перепадом высот 1-5 см, трубка возврата внешним диаметром 6-10 мм, кран отбора от ¼ внешней резьбы до ½ внутренней резьбы.
Грубо оценить объем возвращаемой флегмы можно с помощью формулы Торричели для определения скорости истечения жидкости из отверстия: расход жидкости = k*S*Sqrt(2*g*h), где k - поправочный коэффициент 0,6-0,7 зависящий от множества факторов, S – площадь отверстия, g – ускорение свободного падения, h – перепад высот между отверстием и поверхностью жидкости. Будем использовать коэффициент 0,65. На графике показана зависимость расхода (л/ч) от высоты напора (мм) и внутреннего диаметра (мм) сливного отверстия. Судя по всему для нас актуальны диаметры 2-4 мм. Табличка зависимости расхода л/ч от высоты напора мм - в строках, и от внутреннего диаметра отверстия мм:
1 2 3 4 5 6
5 0,6 2,3 5,2 9,2 14,4 20,7
10 0,8 3,3 7,3 13,0 20,3 29,3
15 1,0 4,0 9,0 15,9 24,9 35,9
20 1,2 4,6 10,4 18,4 28,8 41,4
25 1,3 5,1 11,6 20,6 32,2 46,3
30 1,4 5,6 12,7 22,5 35,2 50,7
35 1,5 6,1 13,7 24,4 38,1 54,8
40 1,6 6,5 14,6 26,0 40,7 58,6

Трубка возврата внешним диаметром 6 мм с толщиной стенки 1 мм более чем достаточна, однако возникает сомнение в возможности точной регулировки ФЧ с помощью крана отбора. Судя по этой табличке, вариант перелива флегмы через отверстие для прохода пара в дефлегматор вещь практически нереальная. Возникает вопрос почему никто не делает узел отбора следующим образом:

Кран отбора использовать только для полного открытия отбора, во всех остальных случаях регулировку отбора вести через гибкую трубку, присоединенную к трубке уровнемера. По своей сути это получается трубка возврата перелива, чем выше поднимается точка перегиба трубки возврата перелива, тем выше уровень флегмы в стакане, и выше ФЧ. В этом случае в качестве крана отбора можно использовать обычный шаровый кран, а если регулировку уровня возврата снабдить линейкой – можно зафиксировать реально подходящие уровни на разных стадиях процесса.
Пусть в стакан поступает флегма со скоростью R, на уровне его дна есть отверстие площадью S, в этом случае уровень жидкости установится на уровне h = (R/( k*S ))^2/(2*g). Табличка уровня мм жидкости при заданном расходе л/ч в столбцах и диаметре отверстия мм в строках:
1 2 3 4 5 6 7 8
1 15,1 60,4 135 241 377 543 740 966
2 0,9 3,8 8,5 15,1 23,6 34,0 46,3 60,4
3 0,2 0,7 1,7 3,0 4,7 6,7 9,1 11,9
4 0,1 0,2 0,5 0,9 1,5 2,1 2,9 3,8
5 0,0 0,1 0,2 0,4 0,6 0,9 1,2 1,5
6 0,0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,6 0,7
Таким образом, если из дефлегматора поступает до 8 литров флегмы необходимо иметь над уровнем трубки возврата флегмы 12 мм до уровня перелива при внутреннем диаметре трубки возврата 3 мм. Если РК будет работать неравномерно, то возможны колебания объема поступающей флегмы, чтобы узел возврата мог их переварить нужно, чтобы он имел достаточный объем (О). Этот объем будет зависеть от внутреннего объема царги, высота на квадрат диаметра (В*Д*Д) и от мощности нагрева (Н): О = к*В*Д*Д*Н. Для царги длиной 2.5 м и диаметром 35 мм при нагреве 1.5 кВт опытным путем объем выбран в 30 мл, значит к = 0,0065. Тогда для царги 1,5 м 50 мм и нагреве 2 кВт нужен объем 48,75 – 50 мл. Речь идет об объеме выше трубки возврата. Зачем нужен объем ниже трубки возврата никак не пойму.
Итого вопросы:
- Где принципиальные ошибки в рассуждениях.
- Почему никто не делает регулируемых трубок возврата перелива.
- Зачем нужен объем ниже трубки возврата.
Ну и дополнительный вопрос по поводу крана отбора. Есть еще один игольчатый кран "Вентиль запорно-регулировочный 1/2"ВВ VALTEC прямоточный VT.052.N.04" в магазине Афоня он стоит 370 рублей, чем он хуже "Вентиль 1/4"М FUBAG 180413" за 135 кроме цены.