Прошу форумчан поделиться идеями.
Есть подогреваемый резервуар с жидкостью - перегонный куб, из которого откачивается воздух. Почти что самогонный аппарат. Поскольку физические свойства жидкости заранее известны лишь приблизительно и меняются в процессе отгонки лёгких фракций, температура кипения, как функция давления - величина непредсказуемая.
Задача - определять текущую точку кипения и поддерживать эту температуру.
Визуальный контроль и управление вручную - исключены.
Есть мысль только измерять температуру паров и сравнивать с температурой жидкой фазы, но, боюсь, регулирование может получиться слишком запаздывающим.
Начало кипения вообще не имеет достаточно чёткого критерия, по-моему... Давление тоже меняется, повторюсь.
Что бы вы посоветовали?

Детектировать кавитацию?

Каким способом?

Полагаю, что вопрос задан некорректно, а потому требует уточнения. "Точка кипения" - это температура куба (жидкости), которую измеряют погружным термометром (в данном случае электронным). Тогда как температура пара это уже другая величина, которая точкой кипения не называется.

Зависимость между температурой куба и температурой пара отсутствует, т.к. температуру пара определяет температура кипения (или конденсации) наиболее легкой фракции, содержащейся в кубе. Исключение составляют азеотропные смеси, но там дело обстоит еще сложнее.

Опять же в процессе отгонки легколетучая фракция когда-нибудь иссякнет, а потому отгонка чего-либо может вообще прекратиться до тех пор, пока температура куба не повысится настолько, чтобы начала отгоняться следующая за ней по летучести фракция. Причем, может случиться, что такой переход произойдет скачком. А потому любые манипуляции с нагревом куба могут оказаться бесполезными, чтобы получить в парах промежуточную температуру.

P.S. В реальных случаях температуру куба регулируют не по температуре паров дистиллата, а руководствуются скоростью перегонки, т.е. стабилизируют не температуру пара, а скорость накопления дистиллата. Иначе, если греть слишком сильно, то при той же самой температуре пара колонна захлебнется. Поэтому температуру куба ступенчато повышают лишь тогда, когда "капать стало реже". А температуру пара просто регистрируют - какая уж получится ("кривая разгонки"), но для управления процессом обычно не используют.

P.P.S. Поискала Гуглом - в интернете огромное число публикаций на эту тему. Вот самая смешная:
http://spirtzavod.ru/?an=teach3-3
но, тем не менее, полезная в качестве вводного курса.
А для совсем серьезных занятий годится дисертация "Разработка и исследование алгоритмов управления температурным профилем ректификационной колонны тарельчатого типа"
http://www.dissercat.com/content/razrabotk...o#ixzz2yEkf52oc
То, о чем я писала - отсебятина, т.к. кончала химический ВУЗ и по диплому инженер-технолог. С колоннами ректификации знакома по производственной практике и когда-то делала по ним курсовой проект.

Именно это мне и нужно определять, то есть момент закипания данного состава жидкости. Какая фракция при этом перегоняется - дело второстепенное. Возможно, задача расходится с классической проблемой перегонки, где следят за эффективностью колонны для отделения полезной фракции. Там температурой (при учёте давления) определяется всё. Кипит/не кипит - не важно, главное - оставаться в пределах ступеньки на фазовом переходе. Можно регулировать скорость отбора, пока находишься в температурном диапазоне - и все дела.
Тут же скорость отбора не регулируется. Всё, что может этот "самогонный аппарат" - регулировать температуру и давление. Важно лишь кипение, точнее момент его наступления. Отогнались лёгкие фракции - пришла очередь тяжёлых, температура кипения повысилась. Уменьшается давление, повышается нагрев. Нагрев регулировать легче. Но надо знать - насколько. Уже по соотношению температура/давление будет, наверное, понятно, какова нынче фракция.

Это понятно. Для каждой конструкции определяют эту скорость, наверное, экспериментально. Но это проще тем, что ожидается отбор только одной фракции.
Но и здесь, как Вы сами справедливо заметили, температура должна меняться. А скорость отбора - как её регулируют? Следят за скоростью конденсации?

Акустически или вибрацию.

А что там с удельной теплотой парообразования у фракций по сравнению с теплоемкостью? Если прилично превышает, то должны наблюдаться полки на графике температуры - энергию в систему качаем (греем), а температура не растет, ибо на парообразование расходуется. Можно попробовать покрутить такой подход.

В этих условиях, возьмите любую понравившуюся температуру (ниже т. кипения смеси при атм. давлении) и поддерживайте. Когда давление достаточно упадет, жидкость закипит. Выкипит легкая фракция, давление стараниями насоса упадет еще ниже (если это не азеотропная смесь). Кипение продолжится.

А хрен его знает. Не хотелось бы проводить исследований по изучению конкретной конструкции и всех возможных составов жидкостей...


ОК, это то, что нужно. Но когда остановиться? Как я узнаю, что опять закипело?
Плюс, похоже, именно из-за азеотропной смеси и вся свистопляска с вакуумом...

Тогда стабилизируйте давление.


Наверное, мощность потребляемая откачивающим насосом покажет - насколько

Мысль хорошая, но насос не работает постоянно. Используется ресивер и клапаны. Регистрировать скачок давления в момент закипания?

Мысль плохая , т.к. теоретически откачать достаточно всего один раз, а дальше перегонка идет сама собой. Давление (если нет утечки) при этом должно не рости, а падать (!), поскольку легколетучая фракция (а именно ее наличие и определяет разряжение) отгоняется в приемник, где имеет гораздо более низкую температуру, чем в кубе. Т.е. в норме пары не должны идти в насос, а должны полностью конденсироваться и сливаться в приемник в виде жидкого конденсата. А если вакуум падает - это плохой знак, он означает, что конденсатор/холодильник не справляется с нагрузкой.

Не надо опошлять чужие мысли , приемник в условиях задачи не указан


Да, только он будет иметь место при наличии контура ООС по давлению.


Ежели холодильник не справляется, давление в замкнутой системе должно возрастать

Вы правы, опечаталась - надо было написать "вакуум", а написала "давление". Исправила в тексте.

Текущая точка кипения определяется по скорости изменения температуры жидкости.
Изменилась скорость изменения температуры (каламбур), значит проходим фазу кипения очередной фракции.
Желателен микроконтроллер для измерения, индикации и стабилизации температуры и выбора необходимой точки кипения.