Семь калькуляторов для расчетов: крепость, брага, объем, мощность

Мы открыли в каталоге раздел бесплатных калькуляторов — семь инструментов для расчетов, которые раньше приходилось делать по памяти, в блокноте или через калькулятор с непонятной формулой внутри. Регистрация и телефон не нужны: ввели цифры, получили результат, при желании сохранили ссылку с готовым расчетом.

Что внутри раздела

Разбавление спирта водой — сколько воды долить до нужной крепости, и обратная задача: сколько спирта и воды нужно на заданный объем.

Приведение крепости к 20°C — температурная поправка показаний спиртометра. Считается по методике OIML R 22 и сверена на 1815 точках официальных спиртометрических таблиц: расхождение в рабочем диапазоне не превышает 0,02 %об. Почему массовые калькуляторы рунета на этом расчете ошибаются — разобрали отдельно, в статье крепость 100,5%: почему обычные калькуляторы выдают невозможные цифры.

Сахарная брага — сколько воды, дрожжей и сахара нужно на заданный объем, с ожидаемой крепостью и выходом.

Отбор фракций: головы, тело, хвосты — где заканчиваются головы и начинается тело, где тело переходит в хвосты, с явной базой отсчета.

Выход спирта из сырья — зерно, сахар, виноградное сусло: у каждого сырья своя теоретическая отдача.

Объем емкости — полный объем, объем по уровню жидкости и обратная задача: диаметр под нужный объем. Методику разбираем подробнее в статьях расчет объема емкости под производство и как посчитать диаметр емкости по объему и высоте потолка.

Мощность ПВК и время нагрева — сколько времени греется объем при заданной мощности, и обратная задача: какая мощность нужна. Устройство самого котла — в отдельном разборе принципа работы ПВК.

Почему на каждой странице указан источник формулы

В рунете калькуляторы такого рода обычно молчат о том, откуда взялась формула: число появляется на экране, а проверить его неоткуда. Мы решили делать иначе. На каждой странице раздела стоит ссылка на источник — ГОСТ, международный стандарт OIML, отраслевой норматив или методическое пособие с указанием конкретной формулы. Если для расчета находится более точный источник, мы меняем формулу и пишем об этом прямо на странице.

Когда источник открыт, результат можно проверить, сравнить с таблицей или обсудить с коллегой, который считает то же самое другим способом. Закрытая формула такой проверке не поддается в принципе — приходится верить на слово.

Точность имеет значение — не только для отчетности

Разница между приближенной формулой и точной методикой не всегда заметна на глаз, но она реальна и растет вместе с крепостью раствора. Мы проверили несколько популярных калькуляторов приведения крепости, которые легко находятся в поиске: на вводе 96% при +5°C один из них выдал результат 100,5% — число, которое физически невозможно, потому что крепость выше 100% не существует.

На фото: медный комплекс и ПВК 500 л — смотреть в каталоге

Причина в том, что большинство подобных калькуляторов считают поправку по линейной формуле — фиксированный процент на градус отклонения от 20°C. На разбавленных растворах она работает достаточно точно, но на крепких — от 90% и выше — расхождение с реальной, нелинейной зависимостью нарастает и может достигать 2,6 %об. Наш калькулятор считает по методике OIML R 22, которая не приближает, а полностью описывает зависимость плотности смеси этанола и воды от концентрации и температуры — той же модели, что лежит в основе официальных таблиц Госстандарта.

Пример: миф про 0,64 литра спирта с килограмма сахара

Цифра «0,64 л спирта с кг сахара» кочует по форумам и таблицам уже много лет, и на деле это не ошибка, а недоразумение с адресатом. 0,64 — коэффициент для простых сахаров, гексоз: глюкозы и фруктозы. Обычный сахар на кухне — не гексоза, а сахароза, и распадается на глюкозу с фруктозой только после гидролиза. Для сахарозы правильный коэффициент — 0,682 л абсолютного спирта на килограмм.

На фото: медный куб 80 л — смотреть в каталоге

Разница на первый взгляд небольшая, но при расчете партии в сотни килограммов сахара она превращается в заметную цифру. Калькулятор сахарной браги считает по коэффициенту для сахарозы — том, что реально попадает в засыпь. Это не единственный миф вокруг расчета браги — разбор еще двух распространенных ошибок, включая цифру, которая физически превышает 100% эффективности, — в статье три мифа о расчете сахарной браги.

Калькулятор голов: почему один и тот же процент — это разные литры

Калькулятор голов, тела и хвостов решает задачу, которую обычно проговаривают неточно: называют долю голов в процентах, не уточняя, от чего именно этот процент считать. А базы отличаются на порядок. Разберем на примере: навалка (брага) — 46,33 л, сырец из нее — 7 л крепостью 85,7%об, абсолютный спирт в сырце — около 6 л. При доле голов 3% получаются три разных числа:

Разброс между крайними значениями — 1,39 / 0,18, то есть 7,5 раза при абсолютно одинаковом проценте. Именно поэтому калькулятор считает все три базы параллельно, а не прячет одну из них за переключателем.

Калькулятор голов работает и в обратную сторону. Если отбор уже сделан и известен только фактический объем головной фракции, режим «уже отобрал» переводит этот объем в проценты сразу по всем трем базам — от навалки, от сырца и от абсолютного спирта. Так можно проверить задним числом, попал ли отбор в промышленную норму, не пересчитывая вручную.

Промышленная норма голов тоже завязана на базу и на сырье:

В пересчете на абсолютный спирт все три нормы укладываются в диапазон 1,0–1,6% (Стабников В.Н. «Перегонка и ректификация этилового спирта», 1969, с. 274, 337–338). Для малой дистилляции — это распространенная практика, а не норматив, — доля от абсолютного спирта обычно выше: около 8–10% на простом дистилляторе и 3–5% на колонне, потому что колонна разделяет фракции четче.

Тело и хвосты калькулятор намеренно не делит по литрам — у этой границы нет формулы объема, есть только крепостной порог. Отбор тела ведут по спиртометру на струе, пока крепость не упадет примерно до 40–45%об (до 45–50% в отдельных практиках). Для простого дистиллятора (один аппарат без укрепляющей колонны) эта крепость связана с температурой куба так:

Источник таблицы — тот же Стабников, 1969. Для колонны эта связка не работает: за счет многократного тепло- и массообмена колонна держит нужную крепость в струе при разных температурах куба, поэтому ориентир для колонны — крепость в струе напрямую, а не температура.

С фракциями связаны два распространенных заблуждения. Первое — что они выходят строго в порядке температур кипения, сначала самые летучие вещества. Это не так: у Стабникова прямо сказано, что температура кипения или давление пара примеси не является решающим фактором, а порядок выхода определяет коэффициент ректификации, который зависит от крепости раствора, а не от точки кипения вещества напрямую (с. 236).

Второе заблуждение — что головы отсекают, чтобы убрать метанол. При перегонке браги метанол ведет себя как хвостовая примесь и концентрируется при крепости ниже 34%об — ближе к концу отбора, а не к началу.

Не только про спирт: обратная задача по объему

В разделе есть и чисто инженерные расчеты, не связанные с крепостью. Калькулятор объема считает не только полный и рабочий объем емкости, но и решает обратную задачу: известен нужный объем и высота помещения — нужно найти диаметр, с учетом конического дна, как у ЦКТ. Такой расчет почти не встречается в готовом виде в рунете, хотя нужен любому, кто вписывает оборудование в существующий цех, а не строит помещение под уже купленную емкость.

На фото: емкостное оборудование — смотреть в каталоге

Следом за объемом обычно нужно пересчитать и мощность нагрева — она зависит от итогового литража, а не от диаметра напрямую. Разбор обеих задач с примерами — в статье известен объем и высота потолка: как посчитать диаметр емкости.

Ссылка помнит все, что вы ввели

Все, что вводится в калькулятор, сохраняется прямо в адресе страницы. Расчет можно переслать коллеге или сохранить в закладки — по ссылке откроется тот же результат, без пересказа своими словами и без риска ошибиться при повторном вводе цифр. Формулы и источники на каждой странице никуда не денутся — если появится более точная методика, мы обновим расчет и напишем об этом прямо там же.