Determinei que não havia um bom tutorial sobre como uma pessoa comum pode liquefazer nitrogênio ou ar. Existem algumas referências a criocoolers, que usam um motor Stirling de hélio interno para criar uma cabeça fria, e até vi uma pessoa usar isso como um meio de liquefazer nitrogênio, permitindo que o gás se condense ao passar sobre a cabeça. Este método é batota porque depende de uma unidade de refrigeração autônoma. Eu queria fazer isto utilizando refrigeração regenerativa como Carl Linde em 1895.
Este tutorial irá rever algumas teorias básicas sobre liquefação criogênica. O tutorial irá cobrir todos os passos necessários para duplicar o meu trabalho e construir um liquefator de gás nitrogênio. Cada página cobre um tópico diferente necessário para o processo, incluindo medições de temperatura, o compressor, o pré-resfriador, o resfriador, o acelerador e o reservatório.
Basicamente, existem três métodos para fazer nitrogênio líquido. Um, você pode usar um criocooler. Você precisa adquirir uma unidade de refrigeração criogênica e tirar a cabeça fria. Dois, você pode usar um expansor turbo. Este é um dispositivo que toma gás pressurizado e extrai trabalho dele durante as fases de expansão isentrópica. Este é realmente o método mais eficiente, mas o custo é proibitivo para o construtor da casa. Finalmente, é possível estrangular o gás pressurizado. Embora seja verdade que um gás ideal mantém a mesma temperatura quando expandido em vácuo, os gases reais, devido à fricção e outras perdas, baixam a sua temperatura. Eu acredito que ele cai 1/4 grau centígrado para cada atmosfera de queda de pressão. Este é o método que utiliza o efeito Joule-Thomson é o que merece atenção.
Agora, a expansão simples do JT apenas baixaria a temperatura 50F se comprimíssemos o nosso gás para 200 atmosferas (2900 psi). É preciso resfriar o gás antes da expansão para que o gás que sai do bico seja suficientemente baixo para que o gás se condense e liquefaça. A Linde utilizou o resfriamento regenerativo. O gás de saída, resfriado, passa de volta sobre as bobinas pressurizadas de forma contracorrente. Isto arrefece o gás de entrada; o gás expandido na próxima passagem é ligeiramente mais frio do que antes. Depois de muitos ciclos, o gás será suficientemente frio para se liquefazer e coletar em um reservatório.
Agora, tudo que mencionei já está disponível em livros e na internet. Então, por que este tutorial? Embora a teoria seja simples, a aplicação real da teoria e a construção de um dispositivo que funcione não é tão simples. Eu liquefeito ar com sucesso em quantidades suficientes e pretendo mostrar-vos como isto pode ser feito para o construtor da casa.
O gerador recebe o seu fornecimento de N2 do meu próprio adsorvente de pressão caseiro. Este é um projeto completamente separado que você pode ver aqui quando você terminar com este.
Vídeo de todo o projeto:
Eu construí um termômetro criogênico confiável por uma fração do custo de outros modelos sendo vendidos. Tem um intervalo de -400F a 250F em incrementos de 0,1F. Ele pode medir Fahrenheit e Celcius. O desvio de temperatura não é superior a 0.005F/F, o que lhe dá uma leitura muito estável. O display é LCD para que você possa lê-lo em todas as condições de iluminação. Ele funciona a 120vac usando um adaptador AC-DC e usa uma sonda RTD de 6′ de comprimento. Tudo isto está incluído. Abaixo está uma imagem do dispositivo. Vou vendê-los em breve por cerca de $150, o que está bem abaixo do custo de outros itens comerciais… Por favor, verifique novamente.
Se você gosta do realmente frio, você pode gostar do realmente quente. Eu tenho um ótimo tutorial sobre aquecimento indutivo, assim como muitos vídeos no Youtube sob o comando “imsmooth”. Abaixo está um dos links para um aquecimento por indução.
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