Bauen Sie Ihren eigenen Flüssigstickstoffgenerator, Citizen Science Quarterly
Ben Krasnow
Fast alle großflächigen flüssigem Stickstoff wird durch Komprimieren, Abkühlen und expandierende Luft. Dieser Prozess entfernt aus der Luft Wärme und kann wiederholt werden, bis die Luft verflüssigt. Die kondensierenden Gase werden dann unter Verwendung von fraktionierter Destillation abgetrennt. Dieser Prozess kann nicht leicht verkleinert werden, da sie eine komplexe, auf die Aufrechterhaltung große Destillationskolonne verlässt sich Stickstoff von den anderen Gasen in der Luft zu trennen. Um zu vermeiden, eine Destillationskolonne verwendet wird, könnte man eine Stickstoff-Trennvorrichtung verwenden, um den Stickstoff aus der Luft bei Raumtemperatur Streifen aus. Dann kann die Raumtemperatur Stickstoff über die Standard-Kompressions- und Expansionsverfahren verflüssigt werden. Dies ist wahrscheinlich der Prozess im ELAN2 Generator verwendet. Es erfordert jedoch noch die Verwendung eines sehr hohen Druckverdichter und Wärmetauscher, umfangreiche Isolierung und viele andere kundenspezifische Teile.
Ich kaufte das Superfilter auf eBay und extrahiert die Kryokühler. Um das Gerät zu testen, befestigt I einen kleinen Kühlkörper an den kalten Spitze des Kühlers, angeordnet, um die Spitze in einen Haushalt Isolierflasche, und das Gerät eingeschaltet ist. Nach 30 Minuten nahm ich den Kryokühler aus dem Kolben, und bemerkte eine kleine Menge flüssiger Luft am Boden gesammelt hatte. Angespornt durch diesen Erfolg, fuhr ich fort, Bau eines vollständigeren flüssigen Stickstoff-Generators. Ich besaß bereits eine 30-Liter-Dewar (große Isolierflasche) und eine Acrylplatte hergestellt, die die Oberseite des Dewar abdichten würde, während der Kryokühler auch mit seinem Kühlkörper hängen nach unten in den Hals der Flasche an der Platte angebracht wurde. Ich entfernte auch die Kühlrippen des Kryokühlers auf seiner Wärmeabgabefläche und ersetzt es mit einem Flüssig- Kühl vielfältig. Flüssigkeitskühlung abgesenkt, um die Wärmeabgabe Bereich Temperatur wirksamer als erzwungener Luftkühlung, und dies letztlich zu höherer Systemeffizienz führen.
Die Stirling-Zyklus-Kryokühler mit benutzerdefinierten Kühlkörpern und Acryl Dewar-Montageplatte. Die Montageplatte weist eine Gummidichtung, die eine Dichtung mit dem Hals des Dewar bildet.
Luftaufbereitungseinheit mit zwei Aluminium-Exsikkator Kammern, zwei kleinen schwarzen koaleszierenden Filter, zwei beige Kohlefilter, Stickstoff-Trennmembran unten rechts, und ein Durchflussmesser mit Nadelventil.
I baute auch einen Exsikkator aus Aluminiumzylindern mit Kieselgel gefüllt und verrohrt diese in an dem System, bevor die Luft der Trennmembran erreicht. Diese Geräte sind im Handel erhältlich, und die, die ich gebaut ist nicht besonders spezialisiert. Trennmembranen besteht auch zur Entfernung von Wasser, und dies würde eine Verbesserung gegenüber Kieselgel Exsikkatoren sein, die das Gel in einem Ofen erfordern, werden dehydriert, nachdem es mit Wasser gesättigt wird.
Der flüssige Stickstoff-Generator hat sich als zuverlässig, aber ziemlich langsam Verfahren zur Herstellung von kleinen Mengen von flüssigem Stickstoff zu Hause sein. Die anfängliche Abkühlphase des Dewar dauert etwa 12-18 Stunden, nach denen flüssiger Stickstoff mit einer Nettorate von 1 Liter pro Tag hergestellt wird. Der Generator verwendet etwa 300 bis 400 Watt Strom (enthält den Wasserkühler, die Zyklen und ausgeschaltet), so dass die Energiekosten einen Liter flüssigen Stickstoffs ist etwa 8,5 KWh zur Herstellung oder 1,10 $. Dies ist wesentlich weniger teuer als eine Thermoskanne an einem lokalen Schweißvorratsspeicher gefüllt ist.
Systemübersicht ein Fensterklimagerät in einen Flüssigkeitskühler mit Kühlflüssigkeitsleitungen zu dem Kryo-Kühler läuft umgewandelt zeigt, die auf einem Linde dewar montiert ist. Der zusätzliche Kühlkompressor auf der Oberseite der Klimaanlageneinheit montiert komprimiert atmosphärische Luft für Flüssigstickstoffproduktion.
Es scheint, wie Sie eine Menge Wissen über flüssigem Stickstoff und diese Art von Technik haben, so lassen Sie mich sehen, wenn Sie ein paar Ideen oder Informationen haben könnte, die mir helfen könnten.
Sie verwenden flüssigem Stickstoff üblicherweise für in Computern takten, aber die Art und Weise, dass sie es verwenden, ist auf der CPU einen Topf mit der Basis zu platzieren, gieße dann in flüssigem Stickstoff und flüssigem Stickstoff expandiert in ein Gas und führt die Wärme mit es. Dies erfordert für eher kurze Zeit viel mit flüssigem Stickstoff und ist nicht praktisch überhaupt für jede Art von fortgesetzter Nutzung, sie im Grunde ist es nur Aufzeichnungen für die Einstellung zu verwenden. Allerdings wäre es möglich, ein geschlossenes Kreislaufsystem zu schaffen, das mit flüssigem Stickstoff, obwohl Metallleitungen mit der CPU ausgeführt wird, und dann zurück zu einer Art von Kompressor und Wärmetauscher?
Jared, wäre es sicherlich möglich sein, Stickstoff mit der gleichen Geschwindigkeit zu verflüssigen, da sie eine übertaktete CPU aus gekocht werden, aber die Energie erforderlich, um dies zu tun, wäre recht groß. Mein LN2-Generator verwendet etwa 400 Watt 1 Liter flüssigen Stickstoff pro Tag zu produzieren. Wenn der CPU 1 Liter pro 10 Minuten kocht aus (nur eine Vermutung), mein LN2-Generator-Design, skaliert bis Aufgabe verbrauchen würde (6 * 24 * 400) = 57KW. Offensichtlich größer LN2 Generatoren wäre ziemlich viel effizienter als meine, aber der Punkt bleibt, dass LN2 bei einer so hohen Rate zu schaffen viel Energie nimmt. Ein besserer Design-Ansatz zu koppeln, ein großer Kryokühler sein würde oder einfach nur HCFC Kältemittel-basierte Kühler an die CPU. Die beiden Kriterien sind 1. Wie kalt wird die CPU Notwendigkeit sein und 2. Wie viel Wärme (in Watt) gepumpt werden müssen. Je wärmer die CPU sein darf, desto leichter ist es große Mengen an Wärme von der CPU weg zu pumpen. Wenn die CPU-77K (LN2 temp) sein müssen, weg von Wärme pumpen braucht viel Energie.
Hallo Ben,
Glückwünsche für Ihre Arbeit! Ich versuche, einig „Stickstoff angereicherte Luft“ zu produzieren, so dass nur den ersten Block des Geräts. Ich bin nicht in der Lage Stickstoff-Trennmembranen zu finden, können Sie auf diesem helfen?
Danke im Voraus
Sehr interessant Post, und ich möchte wirklich das Gleiche tun.
Aber…..
Ich finde es höchst unwahrscheinlich, die Lage sein, diese Einstellung zu kopieren für etwas aus der Ferne der Nähe von $ 500.
Die Stirling-Kühler-Einheit ist das Schlüsselelement der ganzen Sache hier, und ich würde wirklich mehr auf wissen, wie man selbst zu bekommen. Ich konnte alle in der Post finden ablut es war „Ich habe die Superfilter auf eBay gekauft und extrahiert die Kryokühler.“
Es tut mir leid, aber das macht mir nichts gesagt .... Also würde ich wirklich zu schätzen, wenn Sie mir weitere Details hier sagen könnte, so ich in der Lage sein könnte, dieses Experiment zu wiederholen.
Der Rest des Artikels ist Wery gut mit gut genug Details geschrieben zu duplizieren, was getan wird. Aber leider nicht der Teil, wie man einen stirling Kryokühler zu bekommen.
Bitte können Sie mir sagen, wie Sie das Dewar vom Boden entfernt. Der, den ich haben scheint (schön) werden zusammengeschweißt - und andere als eine Metallsäge zu verwenden, ich bin nicht sicher, wie die kalte Finger zuzugreifen.
Ich würde schätzen jede Informationen, die Sie teilen konnte.
Sie können weitere Informationen darüber liefern, würde Ich mag einige Ideen teilen.
Vielen Dank