5 Stage Cascade Calculation

[Patrickclouds]

Da dieses Wochenende irgendwie tote Hose ist können wir uns mit etwas Theorie befassen.

Gebaut werden soll eine 4 oder 5 Stufige Kaskade. Von der Idee R14 zu überspringen und R1150 in einer zweiten Stufe bei -115°C verdampfen zu lassen um in der dritten Stufe R50 verflüssigen zu können bin ich momentan etwas abgedriftet. Könnte man es doch versuchen oder die zweite Stufe als Autokaskade bauen?
Bitte um Vorschläge
Zurück zur 5 stufigen. Ich hab mal so grob die Werte in Refrigeration Utilities eingetippt und demnach könnte es auch mit deutlich "kleineren" Verdichtern gehen als DanG damals für die Stickstoff 5-Stage berechnet hatte.

Mit Refrigeration Utilities kann man die Werte von DanG´s Auslegung sehr gut nachrechnen. Nun aber mal meine Werte für die 5 Stufige mit Argon, wobei ich hier bedenken habe dass man evtl Probleme mit Argon im festen Zustand bekommen könnte den das Gas bei -188°C erreicht.
Ich hab versucht die Werte so anzupassen, dass ich mit den hier vorhandenen Verdichtern solch eine Anlage realisieren könnte: 20ccm Rotary, Maneurop MTZ22, MTZ40, MTZ72, MT80. Somit könnte man auf große 4 Zylinder Verdichter verzichten.

5. Stufe Argon R740: 20ccm


4. Stufe R50: MTZ22


3. Stufe R14: MTZ40


2. Stufe R170: MTZ72 oder MT80


1. Stufe R404a: MT80


Und dann hab ich nochmal zum Testen die Werte von Coolpack für ne Kaskade berechnen lassen:

Das was hier rauskommt ist aber fern der Realität. Dazu einfach mal mit den Maneurop Datenblättern vergleichen.

[UnRockStar]

Vergesses lieber wieder ganz schnell

[Patrickclouds]

Vergesses lieber wieder ganz schnell

Denkst du die Verdichterauswahl ist falsch bzw zu klein?

[wirehead]

Die angegebenen Daten sind etwas (zu ideal) völlig unrealistisch...
7K Übehitzung? Ja vieleicht nutzbare überhitzung.
Bei R50 und Argon sind die restlichen 100K überhitzung (wenn das reicht) bis das zeug im zylinder ist und die Ventilplatte zugefallen ist, NICHT nutzbar.
Deshalb solltest du diese art von überhitzung auf deinen n-vol draufschlagen.
Refrigeration utillities nimmt die überhitzung leider immer als nutzbar an und gibt dafür mehr verdampfungsleistung an...

Die Folge davon ist das deine Druckgastemp um fast den gleichen betrag ansteigt was eine geringfügige (harhar) Mehrleistung für die folgesufe bedeutet.
Die Eintritstemp am wärmetauscher für das zu verflüssigende Kältemittel kannst du mindestens mit 25C° (ausgang gaskühler) annehmen.

[Patrickclouds]

Mit der Überhitzung wirst du recht haben, allerdings denke ich, dass die lambda (n_vol) Werte schon relativ niedrig gewählt sind. Wenn ich z.b die Daten aus dem Maneurop Datenblatt für einen MTZ80 nehme, müsste ich bei r404a mein lambda bei 0,63 wählen. Oben habe ich schon großzügig mit 0,60 gerechnet. DanG hatte in der ersten Stufe nur 0,56.

Einen Enthitzer habe ich bei meiner Kalkulation noch gar nicht eingerechnet. Ich hoffe damit den größten Teil der Motorwärme abführen zu können.

Ich denke es wird interessant wenn die Anlagen von Dennis und Bene laufen und man mal richtige Werte aus der Praxis erhält. Wenn ich mich da recht erinnere war der MT50 bei Bene schon fast zu klein. müsste da aber nochmal die Werte bei Ref Util eingeben und das übverprüfen.

[godmod]

Patrick, könntest du die Pics resizen, dass man den Thread angenehm bei 1280x1024 betrachten kann?

[Patrickclouds]

geht das so?

[Patrickclouds]

Besteht vielleicht mehr interesse wenn wir mal gemeinsam versuchen eine 2 stufige Kaskade versuchen möglichst Realitätsnah zu berechnen?

[Bergbauer_Sepp]

Die Berechnung für eine 2 Stufige wäre fur mich interesanter.

[DerMalle]

2-Stufige-Kaskade (3 Stufen wären auch mal interessant).

[august123]

Interessant wäre eine Berechnung allemal, obwohl es dazu auch schon Ansätze im Forum gab. Noch besser wäre allerdings ein Aufbau bei dem dies alles auch umgesetzt wird

[Lampe]

2-Stufige-Kaskade (3 Stufen wären auch mal interessant).

So seh ich das auch

[Patrickclouds]

Ich werd das ganze nochmal für eine 2 stufige Anlage machen.
Dann auch ausführlich den Weg per Hand erläutern.

Dazu bitte um Vorschläge.
Welche Kältemittel
Welche Überhitzung, Unterkühlung
Welche Kälteleistung am Verdampfer der zweiten Stufe
Welche Verdichter sollen zum Einsatz kommen?

Hat jemand eine 2 stufige Kaskade zu Hause stehn, wo wir realistische Werte bzgl. Überhitzung haben? Wer würde dazu auch eine Reihe von Messdaten an der Anlage durchführen?
Tim wie siehts aus mit deiner 2 stufigen?

[DerMalle]

Bei mir ist leider die zweite Stufe am Wellrohr undicht. Von daher kann ich leider nicht messen.

Ich persönlich wäre ja für R507 / R23 und das so optimal wie möglich ausgelegt.
Alternativ halt R507 / R1150.

[toaster]

Ich werd das ganze nochmal für eine 2 stufige Anlage machen.
Dann auch ausführlich den Weg per Hand erläutern.

Dazu bitte um Vorschläge.
Welche Kältemittel
Welche Überhitzung, Unterkühlung
Welche Kälteleistung am Verdampfer der zweiten Stufe
Welche Verdichter sollen zum Einsatz kommen?

Hat jemand eine 2 stufige Kaskade zu Hause stehn, wo wir realistische Werte bzgl. Überhitzung haben? Wer würde dazu auch eine Reihe von Messdaten an der Anlage durchführen?
Tim wie siehts aus mit deiner 2 stufigen?

da kannst du sicher noch 3 wochen warten bis ich dir da werte geben kann.

[wirehead]

Man müsste erstmal sehr detailiert betrachten was im verdichter vorgeht und das alles auseinandernehmen, der knackpunkt ist nämlich die setztendlich ungenutzte Überhitzung im Verdichter.
Den rest zu rechnen ist nicht wirklich das problem.

[Patrickclouds]

Denkst du es kommt in der Praxis darauf wirklich an?

Wir berechnen erstmal nach dem "alten" Prinzip. Das können wir dann mit der Praxis vergleichen.

Das einzigste was ich bei den Berechnungen noch nicht verstehe ist, mit welchen Werten ich meinen Wirkungsgrad lambda (n_vol) berechne.
Könnte das vielleicht jemand mit Zahlen festhalten wie man dabei vorgeht? Vor allem wo die Zahlen herkommen

[UnRockStar]

Die zahlen bekommst du entweder :

A Vom Verdichterhersteller
oder B vom zurückrechnen über das Datenblatt..

das Lambda gibt den wirkungsgrad in abhängigkeit von dem Verdichtungsverhältnis und dem schädlichem raum an.

je größer das Druckverhältnis desto kleiner wird lambda
das selbe gilt für den schädlichen raum.


daher sinkt mit sinkender verdampfungstemperatur auch die leistung so rapide

[Patrickclouds]

hm das mit dem Verdichterdatenblatt zurückrechnen wird sicher schwierig, vor allem bei Rollkolbenverdichtern da die Datenblätter zb. mit 7°C Verdampfung ausgehen. Das ergibt ein anderes Druckverhältnis. Und wenn wir dann noch das Gas auf Ethen wechseln hilft das Datenblatt auch nicht mehr weiter.

Schonmal die Daten aus nem Datenblatt in Coolpack einggeben? Da kommen sehr hohe Wirkungsgrade raus.

[wirehead]

Man kann selbstverständlich nicht zurückrechnen, es gibt ja keine daten für den einsatzbereich, man kann bestenfalls extrapolieren wohin es geht.
Hab im moment wenig zeit, ich fasse das die tage vieleicht mal ein wenig zusammen.
Das ganze empirisch zu ermitteln ist auch nicht so einfach wie man meinen könnte, wird schon ein ganz netter messaufbau.

Gruß
Torsten