Rechner

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Re: Rechner

Beitrag von Hügelwilli » 20. Okt 2019, 19:17

Ein neuer Rechner ist da!

Getreide Eimaischtemperatur

Er berechnet die nötige Temperatur des Wassers beim Einmaischen von Getreide.

Wir haben uns vergeblich die Mühe gemacht, etwas besseres hinzubekommen als die diversen Rechner von Bierbrauseiten.
Wir haben uns zwar zB spezifische Wärmekapazitäten von verschiedenen Getreidesorten in Abhängigkeit zur Temperatur und Restfeuchte angeschaut und haben dann darau einer Formel entwickelt, welche sich aber nun nicht wirklich unterscheidet von der etablierten Formel.
Jene Formel pauschalisiert genauso wie unsere ein paar komplexe Zusammemhänge. Aber uns scheint, daß nur eine kaum merkbare Verbesserung zum Preis einer verkomplizierten Bedienbarkeit möglich wäre. Also daß man in den Rechner zB die Getreidesorte und dessen Restfeuchte angeben muss, und dann berechnet der Rechner halt vielleicht 75 anstelle 74°C nötige Wassertemperatur. Das scheint uns unnötig zu sein.
Daher beruht unser Rechner nun auf derselben Formel wie die Rechner auf Bierbrauseiten und berechnet demzufolge natürlich auch dieselben Temperaturen.

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Re: Rechner

Beitrag von Hügelwilli » 23. Okt 2019, 15:06

uuund schon ist der nächste Rechner da!

Mischungsrechner

Mit ihm kann man Mischungen verschiedener alkoholischer Flüssigkeiten berechnen lassen. Also zum Beispiel wenn man drei Raubrände unterschiedlicher Größe und Alkoholstärke zusammenmischen möchte. Oder wenn man einen zu intensiven Angesetzten mit Neutralalk verdünnen möchte. Und vieles mehr.
Wie auch bei unseren Verdünnungsrechnern wird dabei die Kontraktion berücksichtigt.

Bei dem Mischungsrechner kann man, wie bei den Verdünnungsrechnern inzwischen auch, anstelle liter auch kg eingeben und berechnen lassen. Waagen sind oft nunmal wesentlich genauer als Messbecher.

Wenn man kleine Mengen, also zB kleine Gläschen mit nur so 20 ml oder gramm, addieren möchte, kann man anstelle 0.02 (liter oder kg) auch einfach 20 eingeben. Es macht für die Rechnung keinen Unterschied. Also wer ml anstelle liter eingibt, bekommt dann auch ml anstelle liter berechnet. Auch andere Einheiten, wie gal oder lbs, können direkt eingegeben werden ohne sie vorher umzurechnen.

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Re: Rechner

Beitrag von Hügelwilli » 26. Okt 2019, 16:14

Nach der Destillation will man ja oft wissen, wie viel Alkohol in der Destille war. Also zum Beispiel, wie viel Alkohol die Maische hatte. Hierbei hilft der neue Rechner:

vol% des Destilleninhalts

Zusätzlich wird auch die Menge und Alkoholstärke der verbleibenden Destillenflüssigkeit (Schlempe, Backset, Dunder) berechnet.

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Re: Rechner

Beitrag von Hügelwilli » 2. Nov 2019, 15:26

Wenn man beim Destillieren wissen möchte, welche vol% denn die angezeigten Dampftemperaturen genau bedeuten, kann man sich das zwar mit unserem Destillationsrechner anzeigen lassen, einfacher ist es aber mit einer Tabelle.
Wir haben deswegen nun einen Rechner, welcher pdfs mit Destillationsdaten erstellt:

Destillationstabellen-Generator

Nach Eingabe des Luftdrucks wird eine Tabelle mit der Dampftemperatur in 0.1°C-Schritten und den dazugehörien vol% im Destillat angezeigt. Diese kann auch als pdf abgespeichert und ausgedruckt werden.

Die Tabelle gilt für alle Destillen, auch für Refluxdestillen, wenn das Thermometer über der Packung, also nach der Rektifikation, angebracht ist.

Man beachte bitte die Anmerkung unter dem Rechner über das Herausfinden des Luftdrucks.
Diese Anmerkung und auch die dazugehörige Rechenweise sind neu und hat nun auch in dem Destillationsrechner und dem Destillationsrechner Molverhältnis die alte etwas fehlerhafte Rechenweise und Anmerkung ersetzt.

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Re: Rechner, die Rektifikationszahl

Beitrag von Hügelwilli » 8. Nov 2019, 13:02

Bei beiden Destillationssimulatoren kann man einen Wert für die Rektifikation eintragen. Ich schreibe hier ein bisschen darüber, was diese Angabe bedeutet, denn wir arbeiten gerade an einem neuen Rechner, einem unter anderem die Rektifikation berücksichtigenden Siedediagramm-Generator, welcher dafür eine genau Definition verlangt:

"0" bedeutet keine Rektifikation, also eine einfache Destillation.
"1" bedeutet, daß das Destillat in einem Durchgang zweimal destilliert wird. Und zwar genau zweimal. Nicht im Schnitt zweimal. Im Schnitt zweimal wäre von der Reinheit des Destillats niedriger als alles genau zweimal, da jede weitere Destillation nicht so viel bringt wie die vorige. Anders gesagt: 1 Teil einmal, 2 Teile zweimal und 1 Teil dreimal destilliert, also im Schnitt zweimal, endet bei niedrigeren vol% als alle 4 Teile zweimal destilliert.
Es ist eine reine Definitionsfrage. Wir haben uns für diese Definition vor allem entschieden, weil sie genau berechenbar ist.

"0.3" Rektifikation bedeutet bei uns, daß von 1kg Destillat 0.3kg zweifach und 0.7kg einfach destilliert wurden. Das haben wir vor kurzem nochmal ändern müssen. Also die Simulatoren zeigen jetzt bei Rektifikationszahlen mit Kommastellen ein bisschen andere Ergebnisse an. Aber so wird es jetzt hoffentlich bleiben.

Der einzige bisher bemerkte Nachteil unserer Definitionen:
Der Unterschied zum Beispiel zwischen 0.9 und 1.0 Rektifikation ist wesentlich größer als der Unterschied zwischen 1.0 und 1.1 Rektifikation. Das ist auf den erste Blick extrem unlogisch, erklärt sich aber durch unsere Definition:
0.9 Rektifikation bedeutet 9 Teile zweifach und 1 Teil einfach destilliert.
1.1 Rektifikation bedeutet 9 Teile zweifach und 1 Teil dreifach destilliert.
Der 1 Teil einfach bei 0.9 verursacht nun aber viel mehr Unreinheit, als der 1 Teil dreifach bei 1.1 mehr Reinheit bringt. Daher ist der Abstand zwischen 0.9 und 1.0 wesentlich größer, als der zwischen 1.0 und 1.1. ZB mit 10vol% in der Destille bedeuten:
0.8: 77.3vol% im Destillat
0.9: 79.8vol%
1.0: 82.3vol%
1.1: 83.0vol%
1.2: 83.6vol%
Man sieht, wie der Abstand der vol% von 1.0 auf 1.1 plötzlich kleiner ist.
Wäre unsere Definition "im Schnitt", wäre die Reinigungssteigerung pro 0.1 Rektifikation viel logischer. Das wäre ein Vorteil dieser Definition. Bei unserer Definition dagegen gibt es mehr oder weniger große Brüche nach jeder ganzen Zahl.

Im Endeffekt haben beide Simulatoren immer recht. Wenn nicht, war die Angabe der Rektifikationszahl halt falsch. Das hilft natürlich wenig... Der einzige Weg ist, die eigenen Vermutungen über die Rektifikationszahl immer wieder mit den Rechenergebnissen zu vergleichen und zu korrigieren und dadurch dazuzulernen.
Wenn man denn überhaupt an Berechnungen dieser Art interessiert ist. Guten Schnaps machen kann man durchaus auch ohne übrigens.

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Re: Rechner, Siedediagramm-Generator

Beitrag von Hügelwilli » 15. Nov 2019, 19:00

Ein neues Spielzeug ist da!

Siedediagramm-Generator

Nach Eingabe des Luftdrucks oder der Höhenmeter wird ein Diagramm erstellt. Für die, die nicht wissen, was es bedeutet, ist es hier erklärt.

Man kann auch die Rektifikation eingeben. Dann werden zusätzlich bunte Balken in die Siedelinse gezeichnet, an denen man die durch die Rektifikation erhöhte Destillationsleistung ablesen kann.

Dieses Diagramm ist interaktiv. Das heißt man kann den Cursor auf die Achsenlinien führen, dann werden Linien von dort zu den anderen Werten gezogen. Also zB:
1.png
Hier liegt der Cursor auf 95°C. Das ist die Temperatur in der Destille. Die Linien führen nach unten zu der Alkoholstärke in der Destille (6.1vol%), nach rechts oben zu der Alkohlstärke des Destillats (62.3vol%) und rechts zur Dampftemperatur (90°C).

Hier das gleiche mit 0 Rektifikation:
2.png
Weil nicht rektifiziert wird, werden nur 42.7vol% erreicht und die Dampftemperatur entspricht der Siedetemperatur.

Man kann das Diagramm auch als pdf herunterladen und ausdrucken. Ohne die interaktiven Linien.


Was kann man von den Diagrammen lernen?

Zum Beispiel, daß es bei hoher Rektifikation so gut wie egal ist, wie viel Alkohol man im Kessel hat. Zumindest bezogen auf die erreichten vol% im Destillat. Hier 700 hPa und Rektifikation 9, also eine zehnfache Destillation. 50vol% im Kessel ergeben etwa 96.6vol% im Destillat:
3.png
Nur 0.5vol% im Kessel ergeben etwa 96.1vol% im Destillat:
4.png
Die hundertfache Alkoholkonzentration in der Destille bringt also nur 0.5vol% mehr im Destillat.
Das Diagramm erklärt also den Sachverhalt, daß bei einer Refluxdestille die vol% ewig oben bleiben und erst absacken, wenn kein Alkohol mehr da ist.

Auch bei niedriger Rektifikation ist das im Prinzip schon sichtbar: Zum Beispiel bei 0.5 Rektifikation, also einer langsam laufende Potstill mit langem gefüllten Steigrohr:
5.png
Wenn man nun mit dem Cursor unten bei 30 oder 40vol% in der Destille anfängt (also wie bei einem Feinbrand) und ihn langsam und gleichmäßig Richtung 0vol% bewegt, erkennt man wie sich die beiden blauen Linien des Destillats (rechts oben) anfangs nur wenig bewegen und dann aber immer schneller.
Das Diagramm stellt also das typische Potstillverhalten beim Feinbrand da. Nämlich, daß die vol% recht lange stabil im oberen Bereich bleiben, dann aber immer schneller absacken.

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Re: Rechner, McCabe-Thiele-Verfahren

Beitrag von Hügelwilli » 15. Dez 2019, 16:46

Ein neuer Rechner ist da. Oder besser gesagt: Ein Package aus sechs! neuen Rechnern für Refluxdestillationen.
Bei allen geht es um das McCabe-Thiele-Verfahren.

Mit diesem kann man den Zusammenhang von vier Parametern berechnen. Von:
1. der Alkoholstärke in der Destille,
2. der Alkoholstärke im Destillat,
3. der Anzahl der theoretischen Böden und
4. dem Rückflussverhältnis.

Sind drei der vier Werte bekannt, lässt sich der vierte ermitteln.

Genau dies macht der McCabe-Thiele-Verfahren-Hauptrechner.

Zusätzlich berechnet er, wie viele theoretische Destillationen dabei stattfinden, bzw die Zahl "Rektifikation", welche bei unseren beiden Destillationssimulatoren angegeben werden muss.

Das Interessante an diesem Verfahren ist, daß es Berechnungen mit dem eingestellten Rückflussverhältnis und des nötigen Rückflussverhältnisses ermöglicht, was wir bisher noch nicht konnten. Das eröffnet uns auch neue Möglichkeiten.

Von dem Hauptrechner kommt man zu vier "praxisbezogenen Rechnervarianten". Diese machen das gleiche wie der Hauptrechner, sind aber für den jeweiligen Zweck (welcher der vier Parameter berechnet werden soll) benutzerfreundlicher gestaltet.

Und man kommt noch zu "McCabe-Thiele-Diagramme", wo man sich leere McCabe-Thiele-Diagramme anschauen und als pdf herunterladen kann. Drei Diagramme: Bezogen auf vol%, gew% und Molanteil. Dieses Verfahren ist nämlich ein graphisches, erklärt sich visualisiert also am besten.
So kann ein ausgefülltes Diagramm ausschauen:
Diagramm.png
Eine kurze Erklärung dazu:
Die senkrechte blaue Gerade links ist die Alkoholstärke in der Destille (ca. 7gew%), die blaue senkrechte weiter rechts die Alkoholstärke im Destillat (85gew%), die Steigung der grünen "Arbeitsgerade" ist das Rückflussverhältnis (wäre sie waagrecht, würde das 0% Reflux bedeuten, wäre sie 45°, also würde sie auf der schwarzen schrägen Gerade liegen, würde das 100% Reflux bedeuten) und die Anzahl der Treppenstufen die Anzahl der theoretischen Böden (vier).

Genauere Erklärungen finden sich sehr viele im Netz, da dieses Verfahren sehr wichtig für die Industrie ist. Meist geht es aber um kontinuierliche Destillation. Um dieses Verfahren für unsere nicht-kontinuierlichen Destillen erklärt zu bekommen, muss man nach "batch distillation McCabe Thiele method" suchen.

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Re: Rechner, Kolonnensimulator

Beitrag von Hügelwilli » 27. Dez 2019, 15:05

Wir haben nun einen Kolonnensimulator!

Im Endeffekt beruht er auf dem MacCabe-Thiele-Rechner. Er ist aber besser bedienbar(Drehregler) und vor allem wird die ganze Kolonne -also alle Böden- berechnet und graphisch dargestellt. Angegeben werden muss die Alkoholstärke im Kessel, die Anzahl der Böden und wie viel Prozent des Dampfes als Produkt abgezogen werden. Zusätzlich der Luftdruck (bitte Anmerkungen unter dem Rechner beachten).
Macht Spaß das Spielzeug. Aber nicht nur das. Phänomene, wie zum Beispiel das urplötzliche Absacken des Alkoholgehalts am Ende der Reflux-Destillation bei sehr tief gesunkenen vol% im Kessel, sind sichtbar. Mit Herumspielen an den Reglern kann man doch einiges lernen.

Zum Beispiel hier ist noch alles in Ordnung:
Screenshot (38).png
Obwohl nur noch 1.3vol% im Kessel sind, erreicht man oben noch 96vol% bei immerhin 10% Entnahme des Dampfes.

Nun aber sind nur noch 1vol% im Kessel und oben sackt die Alkoholstärke auf 81.6vol% ab:
Screenshot (36).png

Aber schon ein bisschen weniger Produkt entnehmen (8 anstelle 10% der Dampfmenge) und schon steigt die Alkoholstärke oben wieder auf 96vol%:
Screenshot (37).png



Der McCabe-Thiele-Rechner ist nun in den praxisfernen Bereich verschoben.

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Re: Rechner, Thermometerfehler, Luftdruck

Beitrag von Hügelwilli » 25. Jan 2020, 20:14

Ein neuer Rechner ist da! Er heißt Thermometerfehler

Da ja die meisten hier kein Thermometer haben, welches auf 0.1°C genau anzeigt, haben wir ein kleines Tool gebastelt, wo man den Luftdruck und die angezeigte Dampftemperatur bei einer Destillation von Wasser eingeben kann. Berechnet wird dann, wie viel das Thermometer zu tief oder zu hoch anzeigt.

Diesen Wert kann man nun in manche unserer Rechner eingeben, er wird dann bei der Berechnung berücksichtigt. Sowohl bei der Berechnung von Temperaturen als auch bei der Eingabe dieser. Ausgegeben werden dann also nicht mehr die realen Temperaturen, sondern die auf dem Thermometer angezeigten, sobald ein Thermometerfehler angegeben wird.


Und wir haben ein paar Rechner überarbeitet:

Einige Rechner erlauben ja die Berücksichtigung des Luftdrucks. Dafür kann man entweder direkt den absoluten Lufdruck eingeben oder die Höhenmeter, Außentemperatur und den relativen Luftdruck.
Die Berücksichtigung des Drucks ist jetzt in weiteren Rechnern eingebaut.
Damit es nicht unübersichtlich wird, ist aber nur noch die Eingabe des absoluten Luftdrucks möglich. Die Berechnung des absoluten Luftdrucks aus den Höhenmetern, dem rel. Luftdruck und der Außentemperatur ist meist nicht nötig, da die meisten ein Smartphone haben, mit dem man sich den absoluten Luftdruck anzeigen lassen kann. Falls jemand diese Berechnung trotzdem braucht, haben wir sie in einen eigenen Rechner verschoben: Luftdruck
Er verwendet eine andere Formel als die Rechner bisher. Die bisherige Formel war zwar nicht schlechter, aber die neue ist die, welche die Wetterdienste verwenden. Das bedeutet, bei Angabe der Höhenmeter mit zusätzlicher Angabe eines relativen Luftdrucks (bezogen von Wetterdiensten) bekommt man rechnerisch genau den Messwert zurück, also den gemessenen absoluten Luftdruck. Anders gesagt, Unzulänglichkeiten der Formel (damit ist vor allem gemeint, daß diese Formeln nicht die ganze Wirklichkeit abbilden, also immer etwas ungenau sein können) heben sich auf, da sie vom Wetterdienst vorwärts und von uns dann rückwärts eingesetzt wurde. Ungenauigkeiten können also nur noch vom Druckmessgerät kommen oder von ungenauen Höhen- oder Temperaturangaben.
Im Endeffekt berechnet die neue Formel eine etwas kleinere Beeinflussung des Luftdrucks durch die Höhenmeter. Macht aber in normalen Höhenlagen kaum was aus.


Was alles geändert wurde:

Destillationsrechner, Destillationsrechner Molverhältnis und Destillationssimulator 2: Berücksichtigung des Drucks und des Thermometerfehlers.
Destillationssimulator 1: Berechnung der Temperaturspannen der Abschnitte und die Möglichkeit der Angabe von Temperaturen als Schnittpunkte. Berücksichtigung des Drucks und des Thermometerfehlers. Außerdem ist er nun etwas besser abgesichert, wenn unmögliche Vorgaben eingegeben werden.
Kolonnensimulator, Destillationstabellen-Generator und Siedediagramm-Generator: Eingabe des Thermometerfehlers.