mikrocontroller.net

Forum: Offtopic Luftzerlegung/Luftverflüssigung auf dem Basteltisch machbar?


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
Autor: Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)
Datum:

Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
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?

Autor: Bernd G. (Firma: LWL flex SSI) (berndg)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Brauchst du den Sauerstoff oder den Stickstoff?

Autor: Rote T. (tomate)
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
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
Autor: Marek N. (bruderm)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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.

Autor: Rote T. (tomate)
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
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
Autor: Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)
Datum:

Bewertung
-2 lesenswert
nicht lesenswert
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.

Autor: Rote T. (tomate)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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.

Autor: Fred F. (feuerstein7)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
http://www.rapp-instruments.de/index_neu.htm

Da gibt es auch einiges zur Kryotechnik

Autor: Rote T. (tomate)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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
Autor: ~Mercedes~  . (lolita)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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

Autor: Joggel E. (jetztnicht)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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.

Autor: Daniel R. (sparker)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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:
Youtube-Video "Mod-01 Lec-15 Gas Liquefaction and Refrigeration Systems VIII"


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...

Autor: Daniel R. (sparker)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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).

Autor: Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)
Datum:

Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
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.

Autor: ~Mercedes~  . (lolita)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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

Autor: Rote T. (tomate)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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.
Autor: Chris S. (schris)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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.

Autor: Percy N. (vox_bovi)
Datum:

Bewertung
-3 lesenswert
nicht lesenswert
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.

Autor: Daniel R. (sparker)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
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).

Autor: Daniel R. (sparker)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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
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, Yahoo oder Facebook? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen | Mit Facebook-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.