Канцелярские товары: Криоохлаждение

В этом видео я расскажу о двух методах криоохлаждения, или, проще говоря, охлаждения газов до температуры, при которой кислород, летучие вещества и/или азот могут остыть. Это минимальное количество, необходимое для охлаждения с помощью кондиционера или теплового насоса с фазовым переходом. Я рассмотрю преимущества и недостатки каждого из них.

Контрольные значения температуры охлаждения:
-78°C для начала конденсации летучих веществ;
-83°C для начала конденсации азота;
-111°C для начала конденсации кислорода;
-143°C для жидкого азота, необходимого для лечения в криокамере.

В обоих случаях я буду охлаждать газы от 20°C до -147°C.

Конфигурация кондиционера:
Охладите газ, который подключается к сливной трубе следующего кондиционера. Вы можете установить минимально возможную температуру, чтобы газы постоянно охлаждались; в этой конфигурации я установил её на 50°C выше, чем в предыдущей. В любом случае, в конечном итоге вы столкнетесь с серьезным снижением эффективности работы кондиционера при низких температурах. К счастью, можно добиться неплохого охлаждения до температур криогенных трубок, но если вы хотите охладить еще сильнее, это становится намного сложнее.

Плюсы: Простая установка, требуется только трубопровод и трубогиб T1. Также довольно легко расширить систему для увеличения производительности охлаждения.
Минусы: 350 Вт на один кондиционер, и на холодном конце вы получаете очень минимальное перемещение энергии, приближающееся к уровню COP настенных охладителей, или, по сути, тратите столько же энергии, сколько получаете охлаждения.

Конфигурация с фазовым переходом:
1 тепловой насос с фазовым переходом и загрязняющими веществами в качестве хладагента. Работает при давлении более 6 МПа для конденсации и 0 для испарения.

1 тепловой насос с фазовым переходом и летучими веществами в качестве хладагента. Опять же, давление более 6 МПа для конденсации и 0 для испарения.
Для теплового насоса требуется 2 устройства с фазовым переходом + противоточный хладагент. Также потребуется достаточное количество хладагента для работы обеих камер без заполнения испарительной камеры до 20 литров жидкости.

Плюсы: Очень энергоэффективный. Перемещает энергию с коэффициентом полезного действия около 8 (8 Дж на 1 Вт потребляемой мощности).

Минусы: Требуется собственный источник хладагента. Сложнее расширять параллельно из-за необходимости использования хладагента. Требуется трубогиб T2, так как я бы не рекомендовал его использовать без противоточного теплообменника.

Разделы
0:00 Введение и почему необходимо криоохлаждение
1:40 2 пути охлаждения
2:15 Последовательный путь охлаждения с помощью кондиционеров
3:10 Как последовательно подключать кондиционеры
5:30 Эффективность
5:50 Как расширить систему кондиционирования
7:30 Энергоэффективность кондиционеров
8:30 Путь теплового насоса с фазовым переходом
9:00 Хладагенты для использования и почему
11:50 Настройки устройства и физическая конструкция
15:00 Эффективность
15:40 Энергоэффективность системы с фазовым переходом
16:50 Что делать с жидким азотом
18:20 Заключение
19:00 Итог