Quantité d'eau pour liquéfier de la vapeur d'alcool

[LaurentJEG]

Bonjour à tous,

j'ai une question simple mais je crains que la réponse le soit beaucoup moins...

Je dois fabriquer un serpentin en cuivre dans lequel sera liquéfiée de la vapeur d'alcool.

Se faisant, cette vapeur circule dans un serpentin plonger dans un réservoir d'eau ouvert.

j'aimerai savoir: Quel serait volume d'eau idéal pour obtenir mon distillat à 20°C ?

les données du problème:

Volume d'eau 1m3 a T° ambiante disons 18°C
Serpentin en cuivre, tube Ø 46mm intérieure - formé en spire régulière et plongé dans l'eau.
Volume de vapeur alcoolique distillée: 600L en 8 à 9 heures

Merci pour vos réponses ou merci de m'indiquer quel support pour m'aider.

Laurent
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[RomVi]

Bonjour

Un volume de 1m3 ne suffira jamais, et il faudrait une circulation d'eau. Très grossièrement avec une circulation il faut 5 à 6 litres d'eau pour condenser 1 litre d'alcool, dans un bac sans circulation cela dépend fortement de la géométrie.
Pourquoi ne pas faire un design d'échangeur plus "moderne" ? ce sera moins couteux et plus performant.

[LaurentJEG]

Bonjour,

Le système fonctionne déjà mais c'est la quantité d'eau que j'aimerai maitriser.
Le volume du réfrigérant est de 1.5 fois a 2 le volume de la chaudière. Données sont par expérience.
La récolte de distillat est env. 1/10e du volume de départ.

je suis actuellement sur un projet dont les données sont les suivantes:

Chaudière:
Volume: 1000L dont le contenant moult a 7° alcoolique + eau

Réfrigérant:
Volume: 1600L d'eau

Serpentin cuivre Ø 50 mm épaisseur 2mm
13.5 spire sur un Ø 950
soit un volume de vapeur dans le serpentin: 65.71 dm3

D'après votre approche, nous pourrions condensé notre distillat avec 600L d'eau, mais l'eau va aussi se réchauffer.

Si vous pouvez m'éclairer avec ces données plus précises...merci d'avance..

[RomVi]

L'alambic est équipé d'une colonne ? le produit est distillé en 1 seule passe ?

Si on récupère environ 10% du volume initial alors le distillat sera vers 70° et on va sortir 100 litres.
A ce titre alcoolique il faut échanger environ 0.28 kWh pour condenser 1 litre d'alcool.
pour condenser 100 l il faudra donc échanger 28 kWh

Si on a une eau initialement à 20°C et qu'on la porte à 70°C il faudra utiliser au minimum 28 / ((70-20)*1.16) = 0.48m3. Il s'agit ici d'un calcul très optimiste, raison pour laquelle je parlais d'un facteur 5 à 6 un peu plus haut.

Par contre effectivement cette eau va se réchauffer : Pour que ça marche il faut placer le serpentin au fond de la cuve du condenseur, et compter sur la stratification de l'eau chaude : L'eau se réchauffe et forme une couche tout en haut, tandis que le bas reste froid.

Typiquement un serpentin immergé échange 200W par m² de surface et par degré de différence, quand un échangeur tubulaire échange 5 à 6 fois plus (donc 5 à 6 fois moins de cuivre). Par ailleurs il est possible de le faire fonctionner à contre courant, donc utiliser moins d'eau, donc on a tout intérêt à utiliser un échangeur tubulaire.
On peut aussi utiliser le mout pour condenser une partie de la vapeur, ainsi on économise de l'eau, de l'énergie et du temps. De plus le distillat sera de meilleur qualité.

[A voir en vidéo sur Futura]

[LaurentJEG]

Les alambic sont effectivement équipé d'une colonne a plateaux Ø 450mm pour 1000L.
Ces colonnes sont composées de 8 à 10 plateaux équipé de calotte cylindrique sur des cheminées.

La distillation s'effectue en effet en une seule passe sur une durée de 8 heures environ.

[RomVi]

Merci pour ces informations complémentaires.
Avec une colonne on travaille avec un reflux, est ce que celui ci se fait tout seul, par dissipation passive ?

[LaurentJEG]

Bonjour,

Vous entendez quoi par dissipation passive ?

En tête de colonne, il y a un serpentin alimenté en eau du réseau. Soit ce serpentin est fermé donc eau stagnante dans le serpentin ou eau en circulation lors de l'utilisation.
Ce serpentin sert recondenser les vapeurs ainsi augmenter le TAV.
Donc il y a deux circuits possible soit => chaudière puis colonne et réfrigérant ou chaudière puis réfrigérant.

Pourriez vous me détailler votre calcul que j'ai copié ci-dessous.

"Si on récupère environ 10% du volume initial alors le distillat sera vers 70° et on va sortir 100 litres.
A ce titre alcoolique il faut échanger environ 0.28 kWh pour condenser 1 litre d'alcool."

Merci pour votre aide.

[RomVi]

Bonjour

Une dissipation passive c'est par exemple ce que l'on a sur un alambic charentais. La grande surface du dôme échange avec l'air, l'alcool se condense à l'intérieur et fait un pseudo reflux qui augmente le titre du distillat.
Je ferais une feuille de calcul sur excel pour la mettre sur le forum.

[LaurentJEG]

Bonjour,

Dans la chaudière il n'y a pas de contact avec de l'air, on serait plus dans le principe d'une cocotte minute, il y a un dôme plus ou moins hémisphérique, surplombé d'un oignon. Les vapeurs d'alcool s'y concentrent et cheminent soit
vers la colonne ou le réfrigérant comme précédemment décrit.

La chaudière est équipée d'une vanne de détente et d'une soupape tarée 0-1bar. La pression ne doit pas excéder 800 gr et la vitesse est environ 55m/s.


Merci cela m'intéresse beaucoup d'avoir ce genre de calcul en Excel ou autre car les calculs ne sont trop ciblés sur la toile ou trop pointu pour moi. , il y aura t'il un lien pour le retrouvé facilement ?
je vous remercie par avance.

[RomVi]

Je t'ai fais une feuille de calcul, mais pour une raison que j'ignore je ne peux plus mettre de pièce jointe sur le forum.
Si tu me donnes une adresse mail par message privé je te l'enverrai.

[RomVi]

Ça refonctionne, les joies de l'informatique...

[LaurentJEG]

Bonjour,

Merci beaucoup c'est génial, cela me permettra de bien avancer dans mes études.

[LaurentJEG]

Bonjour,

Le nombre de plateaux dans une colonne augmente le TAV du distillat en sortie du réfrigérant.

Les colonnes font des Ø 250 à 550 mm.
Les plateaux sont composés de cheminées en tube cuivre Ø 50 avec des ouvertures pour le passage de la vapeur,
coiffées d'une calotte cylindrique Ø 100 hauteur 50mm dentées.
Cet équipement des plateaux est aux nombre de trois pour les colonnes Ø 250 et jusqu'à 5 cheminées pour les colonnes Ø 550.

Pouvons nous calculer ce taux en fonction du nombre de plateaux ou autre ?