Ich habe festgestellt, dass es keine gute Anleitung gibt, wie der Durchschnittsbürger Stickstoff oder Luft verflüssigen kann. Es gibt ein paar Hinweise auf Kryokühler, die einen internen Helium-Stirling-Motor verwenden, um einen kalten Kopf zu erzeugen, und ich habe sogar gesehen, dass eine Person dies als Mittel zur Verflüssigung von Stickstoff verwendet, indem sie das Gas kondensieren lässt, während es über den Kopf fließt. Diese Methode ist nicht ganz einfach, da sie auf einer eigenständigen Kältemaschine beruht. Ich wollte es mit regenerativer Kühlung machen, so wie Carl Linde 1895.
In diesem Tutorial werden einige grundlegende Theorien zur kryogenen Verflüssigung erläutert. Das Tutorial wird alle Schritte abdecken, die notwendig sind, um meine Arbeit zu duplizieren und einen Stickstoffverflüssiger zu bauen. Jede Seite behandelt ein anderes Thema, das für den Prozess notwendig ist, einschließlich Temperaturmessungen, Kompressor, Vorkühler, Kühler, Drossel und Reservoir.
Grundsätzlich gibt es drei Methoden zur Herstellung von flüssigem Stickstoff. Erstens, man kann einen Kryokühler verwenden. Dazu muss man eine Kryokältemaschine kaufen und den Kühlkopf ausbauen. Zweitens kann man einen Turboexpander verwenden. Dabei handelt es sich um ein Gerät, das unter Druck stehendes Gas aufnimmt und ihm während der isentropen Expansionsphasen Arbeit entzieht. Dies ist wirklich die effizienteste Methode, aber die Kosten sind für den Bauherrn unerschwinglich. Schließlich kann man das unter Druck stehende Gas drosseln. Es stimmt zwar, dass ein ideales Gas die gleiche Temperatur beibehält, wenn es in ein Vakuum expandiert, aber bei realen Gasen sinkt die Temperatur aufgrund von Reibung und anderen Verlusten. Ich glaube, sie sinkt um 1/4 Grad Celsius für jede Atmosphäre Druckabfall. Dies ist die Methode, die den Joule-Thomson-Effekt nutzt und die Aufmerksamkeit verdient.
Nun, eine einfache JT-Expansion würde die Temperatur nur um 50 Grad senken, wenn wir unser Gas auf 200 Atmosphären (2900 psi) komprimieren. Man muss das Gas vor der Expansion abkühlen, damit das aus der Düse austretende Gas niedrig genug ist, um zu kondensieren und sich zu verflüssigen. Linde verwendet eine regenerative Kühlung. Das austretende, kühle Gas strömt im Gegenstrom über die unter Druck stehenden Spulen zurück. Dadurch wird das einströmende Gas abgekühlt; das expandierte Gas ist beim nächsten Durchgang etwas kühler als zuvor. Nach vielen Zyklen ist das Gas kalt genug, um sich zu verflüssigen und in einem Behälter zu sammeln.
Nun ist alles, was ich erwähnt habe, bereits in Büchern und im Internet verfügbar. Warum also dieses Tutorium? Während die Theorie einfach ist, ist die tatsächliche Anwendung der Theorie und der Bau eines funktionierenden Geräts nicht so einfach. Ich habe erfolgreich Luft in ausreichenden Mengen verflüssigt und möchte Ihnen zeigen, wie dies auch für den Heimwerker möglich ist.
Der Generator erhält seine N2-Versorgung von meinem selbstgebauten Druckwechseladsorber. Dies ist ein völlig separates Projekt, das Sie sich hier ansehen können, wenn Sie mit diesem Projekt fertig sind.
Video des gesamten Projekts:
Ich habe ein zuverlässiges kryogenes Thermometer für einen Bruchteil der Kosten anderer Modelle gebaut, die verkauft werden. Es hat einen Bereich von -400F bis 250F in Schritten von 0,1F. Es kann Fahrenheit und Celcius messen. Die Temperaturabweichung beträgt nicht mehr als 0,005 F/F, so dass Sie einen sehr stabilen Messwert erhalten. Das Display ist ein LCD-Display, so dass Sie es bei allen Lichtverhältnissen ablesen können. Das Gerät wird über einen AC-DC-Adapter mit 120 V betrieben und verwendet eine 6′ lange RTD-Sonde. All dies ist im Lieferumfang enthalten. Unten sehen Sie ein Bild des Geräts. Ich werde diese bald für etwa $ 150, die weit unter den Kosten der anderen kommerziellen Produkten ist zu verkaufen. Bitte schauen Sie wieder vorbei.
Wenn Sie wirklich kalt mögen, mögen Sie vielleicht auch wirklich heiß. Ich habe ein tolles Tutorial über Induktionserwärmung sowie viele Videos auf Youtube unter dem Handle „imsmooth“. Unten ist einer der Links zu einem frühen Heizgerät.
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