Kennt sich jemand damit aus und weiß ob sich z.B. das Linde-Verfahren in kleinem Maßstab umsetzen lässt? Hat das schon jemand versucht? Mit Kältemittelverdichtern aus Kühlschränken oder Klimaanlagen lassen sich Drücke um 20..25bar erreichen. Reicht das für das Linde-Verfahren oder ist das zu wenig? Man findet auch Schema-Zeichnungen, die scheinbar mit deutlich weniger Druck auskommen, aber lassen die sie in kleinem Maßstab anwenden? Problem bei diesen Verdichtern könnte die Motorwärme sein, die bei diesen gekapselten Verdichtern in das geförderte Medium eingetragen wird. Allerdings könnte man an dieser Stelle mit einer zweiten echten Kälteanlage eingreifen und die verdichtete Luft damit unmittelbar nach dem Verdichter auf -20°C oder so vorkühlen, falls ein normales Abkühlen auf Umgebungstemperatur nicht reicht. Gibts andere Verfahren, die sich für den kleinen Maßstab besser eignen?
Brauchst du den Sauerstoff oder den Stickstoff?
Helium Stirling Cryocooler aus einem ausgedienten Mobilfunk Superfilter? Flüssigsauerstoff gibts von alleine, wenn man es stehen lässt, wenn man reines LN2 will, muss man vorher den Sauerstoff rausfiltern. Linde ist im übrigen ziemlich ineffizient, da bei der Expansion durch eine Düse ein Teil der bei der Kompression geleisteten Arbeit als Wärme im Gas zurückbleibt. Kalt macht da nur der Joule-Thomson-Effekt. Expansion, wo man die Arbeit zurückgewinnt, also Turboexpander (Arbeit/Energie an Turbine abgeführt) oder geschlossener Prozess wie im Stirling Cryocooler (Arbeit wird am Kolben abgeführt) mit Helium ist deutlich effizienter. Und wenn man es im kleinen Massstab kalt haben will, muss man effizient sein.
:
Bearbeitet durch User
Interessant! Auf die Schnelle habe ich das hier gefunden: https://xdevs.com/article/sti/ Aber, welchen Vorteil bringt es, Mobilfunk-Filter so weit runter zu kühlen? Ich meine, das ist ja keine Radioastronomie.
Da sind irgendwelche Hochtemperatur-Supraleiter im Filter verbaut. Hat im HF-Bereich Vorteile, wenn die Filterelemente 0 ohmschen Widerstand haben, wahrscheinlich besseren Q-Faktor vom Filter. Aber genaueres weiss ich auch nicht, weiss nur dass man so einigermassen günstig an Cryocooler rankommt.
:
Bearbeitet durch User
Hm okay, wo bekommt man alte Cryocooler her, die auch noch funktionsfähig sind? Könnte mir vorstellen, daß das nicht billig wird. Das Linde-Verfahren ist nur das einzige was ich kenne und ich weiß, daß es großtechnisch eingesetzt wird. Daher die Idee, ob man das nicht auch im Kleinen aufgebaut bekommt, da kleine Verdichter mit 20..25bar problemlos zu haben sind und der Druck auch nicht gefährlich hoch ist. Ich weiß nur nicht wieviel Wärme man durch die Verdichtung der Luft auf 25bar, Abkühlung auf ~20°C Umgebungstemperatur und anschließende Entspannung rausbekommt. Ein Dieselmotor verdichtet die Luft auch nicht über 30 bar und da reicht das um den Kraftstoff zu zünden. Heißt das, die Luft wird beim Entspannung (und vorherige Abkühlung) auch so kalt oder irre ich mich da? Um ein genaues Gas geht es mir vorerst nicht. Der Stickstoff wäre interessanter, weil man sich damit wie schon angeführt jederzeit Sauerstoff aus der Luft auskondensieren kann. Erstmal ist interessant, ob man das als Bastler überaupt hinbekommt, so tiefe Temperaturen zu erzeugen.
Angehängte Dateien:
-
Kolbenexpander.jpg
370 KB
Bin da auch schon eine Weile drüber am Nachdenken, bei einer 10fachen Isentropen Expansion mit z.B einem Kolbenexpander mit Wirbelstrombremse käme man z.B bereits schon auf eine theoretische Ausgangstemperatur von 120K bei 300K/30°C Anfangstemperatur vom Kompressor. Vergrösserung vom Expansionsverhältniss bringt ab einem gewissen Punkt rechnerisch nicht mehr viel. 300K*(1/Expansionsverhältniss)^0.4 Wirbelstrombremse hätte den Vorteil, dass man beim Testen einfach experimentell abgleichen/einstellen könnte. https://de.wikipedia.org/wiki/Isentrope_Zustands%C3%A4nderung https://en.wikipedia.org/wiki/Turboexpander Wenn man dann die eingeleitete mit einem Wärmetauscher mit der bereits abgekühlten Luft auf 180K bzw -90°C abkühlen könnte, dann würde das Teil zumindest in der Theorie Flüssigluft ausspucken, den man nur noch abscheiden müsste. Müsste man wahrscheinlich besser gross und langsamlaufend bauen, auch damit man das Timing vom Magnetventil besser einstellen kann. Zylinder und Kolben am besten aus einem Material, was Kältebeständig und schlecht wärmeleitend ist. Kolben als Verdrängerkolben, d.h. Dichtringe laufen ausserhalb der kalten Zone. Wäre mal ein interessantes Bastelprojekt, was frei von exotischen Materialien und Gasen wie Helium wäre.
Linde kann man auf dem Basteltisch oder in der Werkstatt daher vergessen, weil man im kleinen Massstab und als Hobbybastler keine Wärmetauscher hinbekommt, die effizient genug wären. Das geht nur im grossen Massstab, wo man auch genug Leistung reinstecken kann, um auch die Verluste durch die Wärmeableitung gegen aussen auszugleichen. Kleiner Wärmetauscher ist nicht effizient genug Grosser Wärmetauscher hat zu viele Verluste/Wärmeeinleitung von aussen Sieht man übrigens gut hier im Diagram, bei 300K/30°C und 200bar bekommt man am Schluss gerade mal Luft, die 270K oder 0°C hat. Alles andere müsste man mit Vorkühlen und super guten Wärmetauschern machen. https://en.wikipedia.org/wiki/Joule%E2%80%93Thomson_effect#/media/File:Throttling_in_Ts_diagram_01.jpg
:
Bearbeitet durch User
Es gibt / gab aber kleine Geräte mit nem Tauchkompressor, der 200 ATÜ schafft und Gegenstromprinzip, also die kalte Luft. die aus der Düse strömt hat die vor der Düse ankommende Luft gekühlt. Es gibt in alten Physikbüchern auch Laborgeräte die nach dem linde Prinzip funzen. Der Wärmetauscher da funktioniert aber mit kaltem Druckwasser. Ist aber gefährlich bei 300 ATÜ ;--O mfg
Natuerlich sollte das auf dem Desktop gehen. Die 300 Bar sind auch nicht so gefaehrlich wenn man sich nur im Kubikcentimeter Massstab bewegt. Wichtig ist die Feststellung, dass man mit einer einzelnen zyklischen Stufe nicht unter einen Inversionspunkt kommt. Mit einer einzelnen Expansionsstufe schon, aber nicht zyklisch. Wir haben hier einen Kuehler, der passt gut unter einen Tisch, und der kommt auf 1.8K runter. Und das auch noch in einem ordentlichen Volumen. Das Reservevolumen bei Raumdruck ist um die 200 Liter. Wenn ein Teil dann fluessig ist sinkt der Druck im Tank dann auf 800mBar, und bildet so einen stabilen Betriebspunkt. Die Menge an fluessigem Gas wird wahrscheinlich 50ml oder so sein. Der Kuehler, dh die Waermepumpe, welche die Kaelte erzeugt ist effektiv ist ein zweistufiger Resonator, der bei 18 Bar laeuft, das ist aber ein zweiter geschlossener Gaskreislauf. Dieser Kreislauf produziert an einem Waermetauscher fluessig, welcher auf der anderen Seite, beschrieben im vorigen Abschnitt nochmals kaelter gemacht wird. Dh von 4K auf 1.8K.
Angehängte Dateien:
-
claude.PNG
87 KB
Eines meiner auf Eis gelegten Projekte... ;-) Es gibt im Internet ein Projekt DIY-Linde-Verfahren mit Tauchkompressor. Das funktioniert, ist aber nicht effizient (Der Joule-Thomson-Effekt alleine ist nicht effizient.) Siehe: https://www.instructables.com/id/Homemade-liquid-nitrogen-generator/ Cryocooler wären eine Variante für wenig "Material" - und da ich mechanische Teile hasse, wäre z.B. ein Pulsröhrenkühler eine Variante, da sind die Mechanik "nur" die Ventile. -allerdings sind die Sachen auch teuer. Die Lösung auf Basis niedriger Drücke und ohne Zwischenkreise (wie Helium oder mit N2-Vorkühlen oder dergleichen) ist das Claude-Niederdruckverfahren. https://direns.mines-paristech.fr/Sites/Thopt/en/co/cryogenie.html Ich empfehle dazu die Reihe "Cryogenic Engineering" von Prof. M.D. Atrey , Department of Mechanical Engineering, IIT Bombay: https://www.youtube.com/watch?v=8gvpYL8ibK4 Dazu wird aber ("tomate" hat es oben erwähnt) ein Turboexpander oder Kolben-Expander benötigt, der einen Teil der komprimierten Luft "arbeiten" lässt (das Gas kühlt dann wesentlich effizienter ab als alleine durch ein Drosselventil und dem Joule-Thomson-Effekt) Problem: Wieder bewegende Teile, der Aufbau für die Luftverflüssigung sollte frei von "Öl" sein, da Sauerstoff zuerst kondensiert und man will ja nicht, dass einem das Ding aufgrund von Reibung und evtl. kondensiertem O2 im Kolbenkompressor/expander ;-) um die Ohren fliegt. Daher favorisierte ich den Turboexpander - aber wo herkriegen von der Stange... Hier braucht man für niedrige Leistungen (< 1 kW) eine Mini-Version, wo die Turbine des Tubroexpanders (die hatte ich mit einer Software auch designt - wer hat eine 6-Achsen-Drehmaschine für Aluminium?) :-) ungefähr 1cm Durchmesser hat und jenseits von 100000 UpM dreht... - die Effizienz ist bei kleinen Turbinen natürlich auch etwas schlechter. dazu noch vielleicht ein Gaslager oder Magnetische Lager (das wäre auch ein Projekt für Regelungstechnik-Interessierte :-). Die Wärmetauscher bekommt man effizient im Eigenbau wohl nicht hin, von daher müsste man recherchieren, ob es was günstig verfügbares gibt? Wenn sich ein paar Experten hier zusammenschließen würden, konnte man so ein Projekt vielleicht realisieren, vielleicht wäre das sogar eine Marktlücke. Was man mit flüssiger Luft alles machen kann...
Hallo, hier noch eine Ergänzung zu meinem gestrigen Beitrag. Mir ist heute noch eingefallen, dass ich, bevor ich dieses Projekt fürs erste nicht mehr weiterverfolgt hatte, mich an meine initialen Suche nach einer Lüftverflüssigungsmaschine während der Schulzeit erinnert habe. Dabei habe ich ein (deutsches) Patent für so eine Maschine gefunden - die Webseite finde ich nicht mehr, aber die Patentschrift habe ich noch irgendwo abgespeichert. Erst Jahre später habe ich verstanden, dass es im Prinzip genau dieses Expansionsmaschinen-Prinzip im Claude-Zyklus ist, dass so etwas funktioniert. Und dabei wurde einfach ein Turbomaschinen-Patent (im Prinzip ein Schraubenkompressor/dekompressor) als Luftverflüssiger umfunktioniert. Das Prinzip sah ich zuletzt als etwas an, dass auch praktisch einigermaßen gut realisierbar und zugleich sehr kompakt wäre. Allerdings bin ich E-Ingenieur und kenne mich nicht im Detail mit Mechanik und vor allem mechanischen CAD-Tools aus bzw. habe ich auch nicht die Zeit, mich damit im Detail zu beschäftigen. Im Prinzip müsste man "nur" die Schraubenspindeln entsprechend designen und dann Fräsen lassen + entsprechende Lager und ein Gehäuse drumherum aufbauen. Dann noch einen Motor/+Getriebe für den Antrieb. Letztendlich benötigt man zwei gegenläufig drehende ineinandergreifende Schraubenspindeln, die das Gas kontinuierlich auf etwa 10 bar komprimieren (So macht es jeder Schraubenkompressor), am Ende der Spindeln läuft das Gas dann in die Gegenrichtung (äußerer Bereich der Spindeln) und wird entspannt, verrichtet dabei Arbeit - kühlt ab, und praktischerweise kühlt das rücklaufende Gas im Gegenstromprinzip das langsam komprimierte Gas in Vorwärtsrichtung gleich mit (der Wärmetauscher sind also die Spindeln selbst). Aber wie gesagt: Das müsste dann ohne "Schmiermittel" bzw. frei von Kohlenstoffverbindungen auskommen. (Im Claude-Zyklus ist es aber wichtig, dass man den Kondensationsbereich der zu verflüssigenden Gase in der Expansionsmaschine gerade nicht erreicht, da das den Expander beschädigen kann - erst durch ein J-T-Ventil soll die Temperatur soweit gesenkt werden, dass sich das Gas letztlich verflüssigt.) Wenn man nur Stickstoff haben will: Der oben genannte DIY-Nitrogen-Generator auf Linde-Verfahrensbasis nutzt zudem davorgeschaltet ein physikalisches Trennprinzip für das Ausfiltern von Sauerstoff, der Sauerstoff wird in entsprechenden Molekularsieben festgehalten; das Prinzip ist einfach reversibel, sollte sich auch nicht abnutzen. -> Das finde ich genial, was mit Hilfe den Materialwissenschaften alles möglich ist. Trotzdem hat man dann noch etwa 2% O2 im System. Und natürlich muss man davor auch für trockene Luft sorgen (d.h. kein H2O im Kreislauf - weil es logischerweise gefriert und evtl. Probleme macht).
Ich habe mal probiert, einen Cryocooler zu finden... Für einen Bastler wie erwartet unbezahlbar teuer. Ansonsten wäre das wirklich eine schöne Möglichkeit gewesen, aber ich habe keine Idee, wo ich sowas her bekommen sollte. Man muß auch nicht in die Nähe des absoluten Nullpunktes kommen, wenn die Anlage Stickstoff verflüssigen kann, würde das reichen. Wenn man die Luft langsam wieder expandiert, bekommt man flüssige Anteile in winzigen Tröpfchen, die man dann aus dem Luftstrom auch erstmal abscheiden muß. Ein kalter Behälter als Ganzes wäre da vielleicht einfacher, wo sich diese Tröpfchen am Boden oder an den Wänden absetzen können. Was ich nicht verstehe: Wenn man beim Dieselmotor die Luft komprimiert, erreicht man 700..900°C damit, bei nur 25..30 bar. Wenn man diese hohe Temperatur anschließend wegkühlt, wieso kühlt sich die Luft dann beim expandieren nicht um die gleiche Menge an Wärme ab? Erzeugt man durch die kinetische Energie bzw. Reibungswärme im Drosselventil so viel Wärme, die die Abkühlung gleich wieder zunichte macht? Schraubenkompressor oder Tauchkompressor klingt nach vielen kW Antriebsleistung. Tauchkompressoren machen auch 300 bar, finde ich etwas viel für Behälter auf dem Basteltisch. Allerdings, wenn man die Luft aus einer Tauchflasche austreten lässt, vereist das Ventil.
Ein Tauchkompressor hat den 1. Wärmetauscher meist bei sich. ( der ist luftgekühlt, dem nen Druckwassergekühlten nachschalten) Ein Tauchkompressor braucht ungefähr 2KW 220V, 16A. Gibts auch für Benzinmotor. Wenn der Gegenstromapparat samt der Düse kälteisoliert ist, die kalte Luft vor der Düse im Gegenstrom gekühlt wird, die vorgekühlte Luft dann die vom Kompressor angesaugte Luft wieder vorkühlt, kondensieren nach einiger Zeit in der unter der Düse in den Gegenstromapparat eingebauten Thermosflasche hellblaue Tropfen, die die Verbrennung massiv fördern. Ich würde den Gegenstromapparat als das Komplizierteste empfinden. Seine Wärme - Isolation. Er muß 200 ATÜ aushalten, das Reduzierventil muß kräftig sein und macht ne Menge Krach. Genau wie der Tauchkompressor. Also nix für nen Basteltisch. ;-( mfg
Les dir besser mal die Wiki-Seiten zur Thermodynamik, adiabatisch, isentropisch etc durch und überleg, was bei welchem Prozess genau passiert. Dieselmotor ist adiabatisch, d.h. keine Wärme mit der Umgebung ausgetauscht. Das Gas wird warm und bekommt Druckenergie. Wenn man den Kolben wieder die gleiche Arbeit verrichten lässt, kommt das System wieder zum Ausgang zurück, zumindest theoretisch. Wenn man das Gas dann abkühlt, entfernt man zwar die Wärmeenergie, aber nicht die Energie, welches das Gas als Druck hat. Wenn man dann durch eine Düse entspannt, ist das ein isenthalpen Expansion, d.h. die Energie (Enthalpie) des Gases bleibt die gleiche und wird einfach von Druck in Wärme umgewandelt. Richtig kalt wird es nur, wenn man dem komprimierten Gas die Wärme entzieht und es danach Arbeit verrichten lässt, das die Druckenergie irgendwo ausserhalb des Gases in Arbeit/Wärme umgewandelt wird. Das kann man mit einem Stirling machen, oder auch mit Turbo oder Kolbenexpander. Bin mir am überlegen, ob ich mir in nächster Zeit mal einen einfachen/billigen Versuchs Doppel-Kolbenexpander (damit das Ding auch selbstständig anläuft) aus 50mm PE-Abflussrohr vom Baumarkt und einigen Magnetventilen von ebay bastle. Grossen 7kW Kolbenkompressor mit 10+bar hätte ich. Einlass über Magnetventile, Auslass über Nockenwelle und selbstschliessend, sodass die Nockenwelle nur wenig Kraft benötigt. Hätte den Vorteil, dass die Magnetventile nicht vereissen und man das Ventil aus kalt-beständigem Material i.e. PE oder PTFE machen kann. Wenn dann die Auslasstemperatur zufriedenstellend niedrig wäre, würde ich mir 2x 20m oder 50m Rollen Kupferrohr z.b. 12mm und 6mm auf ebay holen. Die dann koaxial ineinanderstecken, beide mit Sand füllen und auf z.b. im auf 20cm Durchmesser aufrollen. Sollte einen relativ billigen und trotzdem effizient genugen Wärmetauscher für die komprimierte/expandierte Luft geben.
:
Bearbeitet durch User
Beitrag #5957881 wurde vom Autor gelöscht.
Angehängte Dateien:
-
cooler.png
64 KB
Arbeiten die Geräte nicht nach diesem Prinzip ? Rechts mit nur einem Kompressor, links eine bessere implementation welche auch das Wasser ausscheiden kann. Bei C können Turbinen eingesetzt werden, das erhöht die Effizienz. Wichtig ist dass der Kompressor mindestens 6Bar liefert.
Joggel E. schrieb: > Natuerlich sollte das auf dem Desktop gehen. Die 300 Bar sind auch > nicht so gefaehrlich wenn man sich nur im Kubikcentimeter Massstab > bewegt. Klar, in der entsprechenden Bauform nennt sich das dann .357 Magnum und ist im einschlägigen Fachhandel überall erhältlich. Vorsicht ist aber auch dabei geboten.
Angehängte Dateien:
-
NsDs-Chart.JPG
120 KB
Ein wie ich finde schöner Übersichtsplot der einzelnen Expansionsmaschinen und auch mgl. Designpunkte und dazugehörige EFFIZIENZ! Mit dem Piston Expander kommt man realistischerweise auf eine isentrope Effizienz von max. ca. 50%. Ich kann es auch nicht lassen und habe mir die Patentschrift der Luftverflüssigungsmmaschine nochmal angesehen: Tatsächlich ist der erst Abschnitt der Schraubenspindel als Kompressor ausgelegt in dem die Förderkammern sich verkleinern (mit Wasser/Luftkühlung um die Spuindeln als ersten Wärmetauscher um die komprimierte Luft wieder auf Umgebungstemperatur abzusenken - siehe Claude-Bild oben), der mittlere lange Abschnitt der Spindel ändert idealerweise nichts am Druck (natürlich stimmt das realerweise nicht ganz, da Verluste) und soll durch das Gegenstromsprinzip (das vor allem durch ein großes Loch in der Längsachse der zwei Spindeln erreicht wird - in der Achse der Spindeln ist also der Gasrücklauf - hier muss man noch ein (Metall)-Konstrukt (Stahlwolle o.ä.) hineinplatzieren, dass die Kälte auch optimal an die Wand der Achse weiterleitet wird) abühlen. Dann der letzte Abschnitt: der Expander - die Förderkammern werden wieder größer und das Gas kühlt ab und idealerweise kommt es dann zur Kondensation. Praktischerweise würde man dabei whschl. gar nicht so viel Energie benötigen wie üblicherweise bei Schraubenkompressoren, da ein Expander hier auf der gleichen Achse untergebracht ist und Energie "zurückgibt". Ich finde noch immer, dass das so schön elegant gelöst und kompakt ist, das macht richtig Freude. (das Patent war aber eigentlich nur eine kleine Weiterentwicklung schon bestehender Patente).
Angehängte Dateien:
-
waermetauscher.JPG
62 KB
Hallo, ich habe ein abgewandeltes Claude-Projekt mit Turboexpander gefunden, bei dem der 3. Wärmetauscher eliminiert wurde - das Ergebnis des Outputs bleibt gleich (sieht man auch in den Diagrammen) - nennt sich Kapitza-System! http://117.242.189.238/getFile.py/access%3FresId=6&materialId=3&confId=23 Man sieht, dass der Yield over Pressure im Diagramm von 10 bar ausgehend am steilsten ist - d.h. hier macht es Sinn, sich aufzuhalten, da die Kompression auf höhere Drücke energieintensiv ist, aber nicht deshalb proportional mehr Output ergibt. Ein Turboexpander-Design ist auch beschrieben. Aber wenn man nicht eine CAD-Vorlage für den Turboexpander hat um dieses dann runterzuskalieren und nur die Turbinenform und Form des Kompressors anzupassen, sehe ich es als immens (zeit)-aufwändig, so etwas von Grund auf zu designen (ist nicht umsonst im Rahmen einer Dissertation entstandent) - inkl. Lagerung der Achse bei den hohen Drehzahlen. Der Air-Mass flow liegt bei 80 Gramm/s und es wird ca. 14 Liter flüssige Luft bzw. Stickstoff pro Stunde erzeugt. Wenn man den Flow auf 20 g/s runterskaliert, sollte man ca. alle 15 min ein Liter flüssige Luft erzeugen können und die Leistung sollte für den Kompressor trotzdem noch für eine Schuko-Steckdose reichen :-) sprich ca. 2kW. - Turboexpander ca. 700W. Einen Standard-Platten-Wärmtauscher um ca. 35 Euro (ebay etc.) habe ich gefunden - den kann man laut Datenblatt etwa bis zum Kondensationspunkt von Stickstoff verwenden - ist aber eigentlich für die Warmwasseraufbereitung vorgesehen - das "Medium" ist aber soweit ich gesehen habe im Datenblatt nirgends erwähnt. Zusammenfassend bleibt wohl realistischerweise nur der Schraubenspindel-Ansatz...
:
Bearbeitet durch User
Angehängte Dateien:
-
turboexpander-kompressor.PNG
310 KB
So, drei Jahre später mal zufällig wieder daran gedacht und gegoogelt. Ein CAD-Modell eines Turboexpanders ist nun frei verfügbar. Jetzt gibt es keine Ausreden mehr! :-) Ich möchte aber erwähnen, dass man bei so geringem Air Flow/Leistungen (unter 2kW) kompakt bleiben muss, um eine Erfolgschance zu haben, da man umso mehr gegen den Wärmeeinstrom kämpft und jede zusätzliche Verbindung oder Wegstrecke etc. in diesem Kreislauf eine Wärmeaustauschfläche zur Umgebung bietet (auch wenn man alle Komponenten nach bestem Wissen isoliert). Beim industriellem Einsatz, wo 100x mehr Kompressorleistung zur Verfügung steht (und alles "etwas größer" ist), ist so ein Wärmeeinstrom leichter zu kompensieren. -> Daher bleibt das oben beschriebene Patent mein Favorit, da es so kompakt ist. Oder halt Cryocooler...
Wenns nur um den Sauerstoff geht, da gibts molekularsiebe. Da kommt Pressluft rein und Sauerstoff raus. Periodisch muss man das ganze dann entlüften.
Uli S. schrieb: > Wenns nur um den Sauerstoff geht, da gibts molekularsiebe. Da kommt > Pressluft rein und Sauerstoff raus. Periodisch muss man das ganze dann > entlüften. Das ist dann aber gasförmiger Sauerstoff, nix Flüssigsauerstoff. Wer WIRKLICH mit flüssiger Luft experimentieren will, besorgt sich ein kleines, gebrauchtes Dewargefäß und kauf die direkt beim Hersteller für ein paar Euro. Einfacher und billiger geht es nicht. https://de.wikipedia.org/wiki/Dewargef%C3%A4%C3%9F Flüssige Luft ist hellblau, da hatten wir mal eine coole Vorführung im Abitur ;-)
Ob die komplette flüssige Luft hellblau ist weiß ich gar nicht. Aber flüssiger Sauerstoff ist hellblau und magnetisch.
Das Blöde an den kleinen Dewars (Kaffeekanne) ist, daß der Stickstoff nur etwa 1 Tag flüssig bleibt, dann ist er weg. Das Volumen-Oberflächen-Verhältnis ist zu schlecht. Je größer das Gefäß, desto länger hat man Freude am flüssigen Stickstoff (oder Sauerstoff, aber den bekommt man privat schon gar nicht mehr).
Wenn man flüssigen Stickstoff hat, ist flüssiger Sauerstoff kein Problem. Dessen Siedepunkt liegt nämlich höher als der von Stickstoff. Wenn man flüssigen Stickstoff in ein kegelförmiges Metallgefäß gibt, kondensiert der Luftsauerstoff an den Außenwänden und tropft unten ab. Alternativ kann man auch eine Kupferrohr-Schlange in flüssigen Stickstoff legen und in diese z.B. Sauerstoff zum Schweißen einleiten. Der kommt am unteren Ende ebenfalls flüssig wieder raus und damit lassen sich durchaus größere Mengen flüssigen Sauerstoffs erzeugen. Edit: Diese ganzen Stoff-Verbote sind sowieso Blödsinn. Habe ich gerade wieder durch, bei Reichelt Natriumpersulfat zum Ätzen bestellt. Kommt 'ne eMail, ich soll denen doch bitte schreiben, daß ich das Natriumpersulfat ausschließlich zum Platinen ätzen benutzen werde. Dankeschön, dadurch wohl erst Lieferung nächste Woche, die restlichen Bauteile im Paket hätte ich am Wochenende gebraucht. Ja nee, is klar, so als ob jeder Bombenbastler ehrlich schreiben würde, daß er damit 'ne Bombe basteln und damit am liebsten 300 Menschen töten möchte. So ein Blödsinn, oder wo gibt es so ehrliche Bombenbastler? Ich weiß noch nicht einmal wie man Natriumpersulfat in so einer Anwendung nutzen könnte. Als Oxidator vielleicht, aber da gibt es deutlich besseres, will ich hier jetzt wegen OT nicht weiter ausbreiten. Aber man kommt sich schon wieder allgemeinverdächtigt vor, nur weil man Platinen ätzen möchte. Mal sehen wann die Polizei die Tür zu jeder Hobbywerkstatt eintritt und kontrolliert, daß sowas auch ja nur zum Platinen ätzen verwendet wird. Und wehe da steht noch was vom böhsen Wasserstoffperoxid, Schwefelsäure oder sogar noch Aceton rum, na dann ist aber was los!
:
Bearbeitet durch User
Zumal du Diesel fährst, muah...
Was spricht eigentlich gegen Tesla-Turbine als Turboexpander? Wirkungsgrad soll anscheinend nicht so gut sein, wie bei grosser Gasturbine. Aber bei kleiner Turbine ist Wirkungsgrad ohnehin beschissen und bei Tesla-Turbine kann man mehr Scheiben einbauen, was den Wirkungsgrad geringfügig verbessern sollte. Grosser Vorteil wäre, total einfach zum bauen, braucht keine Theorie/Berechnung von Schaufelgeometrie und 5Achs-Fräse, Drehbank und normale 3-AchsFräse reicht. Ausserdem kein Problem mit Erosion/Tropfenschlag, wenn die Luft flüssig wird. Tesla-Turbine ist Gleichdruck-Turbine, bräuchte also wahrscheinlich de Laval-Düse am Einlass. Formel für Austrittgeschwindigkeit vs Eintrittsdruck findet man auf Wiki, dementsprechend kann man dann Drehzahl der Turbine berechnen.
:
Bearbeitet durch User
Gibt sogar komplettes Buch dazu, nice ;-D
Rote T. schrieb: > Was spricht eigentlich gegen Tesla-Turbine als Turboexpander? > > Wirkungsgrad soll anscheinend nicht so gut sein, wie bei grosser > Gasturbine. > Aber bei kleiner Turbine ist Wirkungsgrad ohnehin beschissen und bei > Tesla-Turbine kann man mehr Scheiben einbauen, was den Wirkungsgrad > geringfügig verbessern sollte. > > Grosser Vorteil wäre, total einfach zum bauen, braucht keine > Theorie/Berechnung von Schaufelgeometrie und 5Achs-Fräse, Drehbank und > normale 3-AchsFräse reicht. > > Ausserdem kein Problem mit Erosion/Tropfenschlag, wenn die Luft flüssig > wird. > > Tesla-Turbine ist Gleichdruck-Turbine, bräuchte also wahrscheinlich de > Laval-Düse am Einlass. Formel für Austrittgeschwindigkeit vs > Eintrittsdruck findet man auf Wiki, dementsprechend kann man dann > Drehzahl der Turbine berechnen. Mit dem Herstellungsaufwand hast du recht. Ich hatte mal vor vielen Jahren ein PDF der Linde AG mit u.a. Turboexpandern für niedrige Leistungen, soweit ich mich erinnern kann lag die isentrope Effizienz jedenfalls bei über 70% (die kleinsten hatten wenige kW-Leistung), bei großen Turbinen an die 90%. Hier ein Vergleich ohne Turboexpander (wobei mich die hohen Effizienzangaben bei allen Maschinen in der Tabelle irritieren, da müsste vom Gefühl her überall ca. 10% weniger stehen, vielleicht liegt es auch am Arbeitsmittel, da basierend auf ORC): Comparison of a scroll, a screw, a roots, a piston expander and a Tesla turbine for small-scale organic Rankine cycle https://www.orc2019.com/online/proceedings/documents/14.pdf -> Auch hier wird a.e. der Schraubenexpander empfohlen. Der ist vom Herstellungsaufwand höher als die Tesla-Turbine (hat aber auch eine höhere Effizienz), aber immer noch überschaubarer als ein Turboexpander. Und auch der Schraubenexpander hat im Gegensatz zum Turboexpander kein Problem damit, wenn sich das Gas darin verflüssigt - somit macht das den Aufbau noch einfacher (weil man kein zusätzliches JT-Ventil zur Verflüssigung benötigt). (-> irgendwie schließt sich der Kreis immer wieder zum ominösen Patent) "However, piston expanders only handle limited wet expansions. In terms of compactness, the best choice are screw expanders followed by the scroll, Tesla turbine, piston and roots (see Table 4). The flexibility (i.e. the ability of working efficiently under off design conditions), is important for the screw expander through its wide range of shaft speed. In terms of cost and compactness, the screw and, secondly, the scroll expander, seems to be the most promising." Im Anhang ein Experiment, wo tatsächlich Luft als Arbeitsgas für Teslaturbinen verwendet wurde, in der Conclusion wurde eine maximale adiabatische Effizienz von 18% (!) erreicht - von daher bin ich da skeptisch.
Das billigste: Eine 10 Liter Tauchflasche gefüllt ausleihen.
Rüdiger B. schrieb: > Das billigste: > Eine 10 Liter Tauchflasche gefüllt ausleihen. Soso. Die enthält flüssige Luft oder gar flüssigen Sauerstoff?
Falk B. schrieb: > Rüdiger B. schrieb: > >> Das billigste: >> Eine 10 Liter Tauchflasche gefüllt ausleihen. > > Soso. Die enthält flüssige Luft oder gar flüssigen Sauerstoff? Du musst sie nur noch einschmelzen.
Wir haben hier einen Kryokuehler, der arbeitet mit gepulstem Helium bei 20 Bar. Da wird in einem Resonanzrohr eine Stehwelle aufgebaut. Die Temperatur nach der ersten Stufe marschiert eher schnell, dh 1..2 Stunden auf 30K runter, und die 2 Stufe dann auf 2.6K Auf diesen Temperaturen unten haben wir dann einen Helium Kreislauf. Mit der erste Stufe wird eine Kuehlfalle mit Aktivkohle gekuehlt, dort sollten sich Verunreinigungen des Sekundaerkreislaufes abscheiden. An der erste Stufe haengt auch ein Infrarot Strahlungs-Schild. An der zweiten Stufe kann das Helium des Sekundaerkreislaufes dann kondensieren. Wir lassen den Sekundaerkreislauf dann mit Unterdruck laufen und kommen so auf 1.8K. Cooles Geraet, nicht von Bastlern, nicht fuer Bastler. Ah, ja. die Kuehlleistung liegt bei vielleicht 50W an der ersten Stufe, und vielleicht 6W bei der zweiten Stufe. Ah, ja. Die Anlage zieht 1.5kW ab dem Netz
:
Bearbeitet durch User
200 Bar entspannen gibt -50Grad miut Rückkühler gibt es flüssige Luft!
So gelingt Carl Linde die Verflüssigung der Luft:
Das gesamte System wird mit Druckluft von 20 bar aufgefüllt.
Der Kompressor verdichtet die Luft auf 200 bar.
Im Wasserkühler wird auf die Ansaugtemperatur zurückgekühlt.
Im Gegenstrom-Wärmetauscher (zwei Rohre ineinandergesteckt, spiralig
aufgerollt) wird sehr stark gekühlt.
Im Drosselventil wird von 200 auf 20 bar entspannt, dabei kommt es
durch den Joule-Thomson-Effekt zur Abkühlung (zu Anfang noch nicht zur
Verflüssigung).
Die kältere Luft wird durch den Wärmetauscher geführt und kühlt im
Gegenstrom die Luft zum Drosselventil.
Durch die Entspannung entsteht jetzt noch kältere Luft, die die Luft
vor der Drossel und am Verdichtereintritt weiter abkühlt.
Die Luft hinter der Drossel wird stetig kälter bis bei der
isenthalpen Entspannung das Gebiet des Flüssigkeits-Gasgemisches bei
-190°C erreicht wird.
Flüssige Luft von 20 bar und -190°C kann jetzt abgefüllt werden,
während die -190°C kalte gasförmige Luft zum Kompressor zurück geführt
wird, ergänzt durch neue Druckluft aus der Flasche.
Rüdiger B. schrieb: > 200 Bar entspannen gibt -50Grad miut Rückkühler gibt es flüssige Luft! > So gelingt Carl Linde die Verflüssigung der Luft: Schön aus Wikipedia kopiert. Bravo!
Naja, die ursprüngliche Frage war nun nicht wie das Linde-Verfahren funktioniert, sondern kriegt man das evtl. mit deutlich geringeren Drücken hin? 20 Bar wären evtl. noch machbar, aber 200 bar mit entsprechendem Luftvolumen wird schnell zu groß für den Basteltisch. @hacky Die Anlage ist für zu tiefe Temperaturen bzw, die erste Stufe mit 30K End-Temperatur reicht für Luftverflüssigung aus.
Es war nach billig und wenig Aufwand gefragt.
Ben B. schrieb: > kriegt man das evtl. mit deutlich geringeren > Drücken hin? Theoretisch auf jeden Fall, durch mehr Stufen und/oder bessere Effizienz. Praktisch wirst du keine Chance haben, da du dir ja gleich 2 Hürden auferlegst. Einerseits der drastisch höhere Wärmeeintrag durch die viel kleineren Dimensionen der Anlage, andererseits der niedrige Gewinn je Durchgang durch die nur 20bar. Beides zusammen dürfte sich multiplizieren und schnell 1000x schwieriger als in der Industrie sein. Um welche Mengen geht es denn? Brauchst du wirklich flüssige Luft, oder ist das eher eine Machbarkeitsstudie?
:
Bearbeitet durch User
Auch eine Lesenswerte Seite: Luft verflüssigen Zuhause https://www.fingers-welt.de/phpBB/viewtopic.php?f=14&t=7506
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschalten
Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.