Dom > Vijesti > Sadržaj

Izgraditi vlastiti tekući dušik Generator

Jul 07, 2016

Uvijek su bili mućkati mimo znanosti demonstracije koristeći tekući dušik, a često su izlete na lokalnim zavarivanje opskrbe trgovina sa pljoski vakuum inox kupiti tekući dušik i zadovoljiti moje kriogene žudnja kod kuće. Nakon nekoliko fill-up prozora, pitala sam se o mogućnost izrade tekući dušik na zahtjev. Neke tvrtke već proizveli samodostatne tekući dušik generatori koji su dizajnirani za male laboratorijima. The Elan2 bi bilo idealno za dom eksperimente, ali košta više od 10.000 dolara, pa sam odlučio izgraditi sličan uređaj s manje ukupne snage, niže čistoće, a po puno nižoj cijeni. Uređaj koji sam sagradio košta manje od 500 dolara i proizvodi l litre tekućeg dušika po danu.

Skoro sve velike tekući dušik je izradio sažimanje, hlađenja i širenja zraka. Ovaj postupak uklanja toplinu iz zraka i može se ponavljati sve dok zrak liquefies. Kondenzaciju plinova zatim Odvajaju pomoću frakcijskom destilacijom. Ovaj proces ne može biti lako, a smanjit jer se oslanja na održavanje složenih, velikih destilacija stupac za razdvajanje dušika iz plinova u zraku. To izbjeći koristeći frakcija destilacijske kolone, koristiti jedan dušika odvajanja uređaja za skinuti dušika iz zraka na sobnoj temperaturi. Zatim, sobne temperature dušik može biti tekući putem standardnih metoda kompresije i ekspanzije. Ovo je vjerojatno proces korišten u Elan2 generator. Međutim, to još uvijek potrebno koristiti vrlo visokog tlaka kompresora i izmjenjivača topline, Opsežan izolacije i mnogih drugih prilagođenih dijelova.

Nitrogen Storage Tank

Kupio Superfilter na eBay i izvađen je cryocooler. Kako bi testiranje uređaja, sam mali heatsink priljubljen u hladnjaku hladno savjet, stavljena savjet u kućanstvo vakuum tikvicu i napajanje uređaja. Nakon 30 minuta, sam uzeo na cryocooler iz kivetu, i primjetio malu količinu tekućeg zraka prikupio na dnu. Inspiriran ovom uspjehu, nastavio sam izgradnja potpuniji tekući dušik generatora. Već u vlasništvu 30-litarsku dewar (veliki vakuum tikvicu) i proizveden akrilnih ploča koja će zapečatiti vrh dewar, dok je cryocooler također montirana na ploču sa svojim heatsink visi na vratu pljosku. Također uklonjen u cryocooler lamelama heatsink na njenom području odbijanja topline i zamijenio ga je tekućina - hlađenje mnogostruke. Vodeno hlađenje spušteni topline Odbacivanje područje temperatura učinkovitije nego hlađenje prisilno zrakom, i to na kraju dovesti do veće učinkovitosti sustava.

Stirling ciklus cryocooler s prilagođene heatsink i akril dewar montažne ploče. Montažne ploče je gumena brtva koja tvori pečat s vrata dewar.

Tekući dušik generator ima dva osnovna dijela, dewar sa cryocooler i zrak obrada opreme koja stvara suhi dušika iz atmosferskog zraka. Suhim dušikom ubacuje se u dewar u iznad atmosferskog tlaka gdje je cryocooler Chillove dušik dok ga liquefies i kaplje s heatsink. Začudo, većinu vremena proračun projekta utrošeno je projektiranju i izgradnji opreme za proizvodnju suhe dušika iz zraka. Postoje neke tvrtke koje čine suhe dušika opskrbe uređaja, ali čak i male jedinice namijenjene su puno veća propusnost nego što je potreban ovaj tekući dušik generator. Svaka litra tekućeg dušika zahtijeva oko 700 litara plina dušika sobne temperature. 700 litara po danu je samo 0.5 l/min, vrlo skroman protok. Jedan popularan, ali nepotrebno koristiti za relativno niske čistoću dušika puni auto gume. Pokušao sam kupiti takav stroj, ali trošak te protočna su bili mnogo veći nego što se očekivalo. Umjesto toga, našao mišji dušika odvajanje membrane na eBay. Prvobitne upotrebe je nepoznata. Odvajanje membrane je stvarni komponenta unutar komercijalne dušik generatori koji izvode odvajanje plina. Membrana je formirana u veliki svežanj stotine 2mm dia cijevi. Klima ubacuje se pod visokim tlakom u jednom kraju Bundle. Stijenke cijevi su polu-porozne i omogućiti kisika, vodene pare, ugljičnog dioksida i ostalih "brzo" plinova širiti relativno brzo. Dušika i teža plinova ne širiti jednako brzo, tako je koncentracija dušika mnogo veći izlaz kraju cijevi nego što je na kraju. Viši purities dušika može se postići tako što ograničava protok kroz cijevi, što omogućuje dovoljno vremena za neželjenih plinova prožimaju stijenke cijevi i ostavite sustav. Rezultirajući dušika će sadržavati tragovima Argona i još manje količine ostalih plemenitih plinova.

Air Processing Unit

Klima obrada jedinica sa dvije aluminijske desiccator komore, dvije male crne spajati filteri, dva bež ugljene filtere, dušika odvajanje membrane u donjem desnom kutu, i mjerač protoka s iglom ventila.

Također izgrađen od aluminijske cilindre ispunjen silikagel dessicator i iskopao ovo u sustavu prije nego što zrak dosegne odvajanje membrane. Ove jedinice su komercijalno dostupne, i sam je izgradila nije posebno specijalizirana. Odvajanje membrane također postoje za uklanjanje vode, i to bi biti poboljšanje na silikagel dessicators, koji zahtijevaju gel da Dehidrirana u pećnici nakon što postane zasićena vodom.

Tekući dušik generatora je pokazala da biti pouzdan, ali prilično spor metoda za proizvodnju malih količina tekućeg dušika kod kuće. Početnog ohlađivanja za dewar traje oko 12-18 sati, tekući dušik nakon čega nastaje neto brzinom od 1 litre dnevno. Generator koristi oko 300 do 400 w struje (uključuje hladnjake vode, kojem se i isključiti), tako da energija trošak za proizvodnju jedne litre tekućeg dušika je oko 8.5 KWh, ili $1.10. Ovo je znatno jeftinije od vlasništvo termos ispunjen u lokalnoj zavarivanje opskrbe trgovine.

LN2 Generator overview

Pregled sustava Prikazuje prozor klima uređaj pretvara u hladnija tekućina s tekućina hlađenje linije na krio-uređaj koji je montiran na vrhu Linde dewar. Dodatni rashladni kompresor montiran na vrhu klima uređaj spajaju atmosferskog zraka za proizvodnju tekućeg dušika.