4 stufige Kaskade by august123 *Baudokumentation*

[august123]

Quad Stage Cascade by august 123
4 stufige Kaskade by august123

Project Begin August '07
First Ice Dezember '07
First Run Juni `08 @ -161°C
Neue Ideen Sommer '08
Update Dezember '08
Erster Bench Februar '09
Umbau 3. Stufe Mai- September '09
Tests Dezember zweite Stufe '09
Umbauten 2. Stufe und weitere Abstimmung Frühjahr '10
Verdichter Umbau 1. Stufe Sept '10
vorläufiges Projektende Sept '10
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Beginn Neuaufbau Stufe 1+ 2 Juli 2011



Geplant:

R507 32,5m3/h (Bitzer Octagon)
R1150 22m3/h (Maneurop LT50)
R14 11,8m3/h (Maneurop MTZ40)
R50 3,8m3/h (Lunite Rollkolben)


1./2. Alfa Laval 7,5kW Tauscher CB26-24H
2./3. 30 Platten Tauscher
3./4. 20 Platten Tauscher






Bilder Gallery zur 4 Stage:

aktuell leider offline

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Technische Daten:


Endgültige Technische Daten meiner 4 Stufigen Anlage:

Stufe 1

Maneurop MT50 (14,9m³/h)
Verflüssiger zusammen ca. 6KW
Danfoss TS 2, Düsengröße 3
Danfoss OUB4
Hochdruckschalter
Saugleitung: 18mm
Heissgasleitung: 12mm
Flüssigkeitsleitung: 10mm
Kältemittel: R507
Sammler: 3,4l
RL32h Emkarate Öl

Stufe 2

Maneurop MT40 (11,8m³/h)
Danfoss TEB 2 MOP -55°C Düsengröße 00
Danfoss OUB 4
Hochdruckschalter
Saugleitung: 15mm
Heissgasleitung: 12mm
Flüsssigkeitsleitung: 10mm
Plattenwärmetauscher 12 Platten
Öl: RL22h
Sammler: 0,8l
Kältemittel: R23
Ausdehnungsgefäß auf ND seite, mit 0.9 Kapillarrohr angeschlossen: 2,5L

Stufe 3

Mitsubishi NHJ41VMD (7,1m3/h)
Kapillarrohr 1,1mm
ESK OS-10 -12 Ölabscheider
Hochdruckschalter
Saugleitung: 15mm
Heissgasleitung: 10mm
Flüsssigkeitsleitung: 10mm
Öl: RL32H
Kältemittel: R14
Ausdehnungsgefäß auf ND seite, mit 0.9 Kapillarrohr angeschlossen: 2,5L

Stufe 4

Rollkolbenverdichter QX-12
Kapillarrohr 0,9mm
Danfoss OUB1+ Temprite 340 Ölsep
Hochdruckschalter 2x , mit manuellem Reset.
Saugleitung: 12
Heissgasleitung: 8mm
Flüsssigkeitsleitung: 6mm
Saugleitung 3m flexibel
Iceman Evap ofengelötet
Kältemittel R50 mit Extra
Öl: RL32h für die Testphase

Ziel ist -160°C, bei Last von hoffentlich 200W.


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Messwerte dieser Auslegung aus dem Leerlauf aller 4 Stufen. (22.7.11)
Gemessen mit Fluke 51II. Raum >27°C

R507: HD 15bar ND 0.9bar
Verdampfung am PT100: -33.8°C

R170: HD 14bar ND 1.1bar
Verdampfung am PT100: -42°C
Verflüssigung -18°C
PWT -64°C

R14: HD 21,5bar ND nicht erfasst
Verdampfung am PT100: -122°C
Verflüssigung nach PWT: -56.8°C Verflüssigung vor TEV -57°C *
PWT -107°C

R50: HD 12bar ND 1.6bar
Verdampfung am PT100: -150.1°C
Verflüssigung -104°C

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Alter Threadanfang:

Lange geplant und schon in vielen Threads erwähnt, hier der extra Thread zu meiner Kaskade.

Diese Kaskade soll anders als alle bisher gebauten werden, nämlich 3 Stufig und zwar mit einer vernünftigen Auslegung der ersten und zweiten Stufe. Damit sollte eine deutliche Verbesserung zu normalen 2 stufigen Kaskaden, sowie Temperaturmäßig, als auch Leistungsmäßig machbar sein.
Diese Kaskade wird sicherlich ein Langzeit Projekt werden....

Geplant sind folgende Komponenten:

1. Stufe

Maneurop MTZ40-4
Kältemittel R507A
Maneurop Verflüssiger (230W Lüfter )
Alco TI-MW TEV, Düse vermutlich 0
Verdampfer PWT
HD Abschalter
Ölsep

2. Stufe

Maneurop MT22
KM R1150/Ethylen
PWT Verflüssiger
Enthitzer 0,5KW
Verdampfer PWT
HD Abschalter
Danfoss Ölabscheider
Kapillarrohr oder AEV

3. Stufe

LG Rotary 23ccm
KM R14
PWT Verflüssiger
Iceman evap /Selbstbau
HD Abschalter
Danfoss Ölabscheider
Fluisil Öl /Ersatzstoff
AEV wenn möglich
1,5m Saugleitung Edelstahlummantelt

Natürlich stellen sich noch einige Fragen:

Ich habe 2 Ölabscheider, OUB1 und OUB4. Ich denke den großen in die 2. und den OUB1 in die dritte Stufe. Evtl ist in der ersten Stufe auch einer sinnvoll.
Ein Enthitzer ist wohl nur in der zweiten von Vorteil, hier würde ich etwas mit 0,5KW wählen.
R14 und die Verträglichkeit mit dem Ölabscheider muss ich auch abklären
Sowie ob ich beim Rotary bleibe oder doch einen Hubkolben Verdichter in der dritten verwende.
Die Rohrdruchmesser muss ich mir auch nochmals anschauen, ich denke mit 15 Saug und 10 Druckleitung in der ersten Stufe bin ich auf der sicheren Seite.

[godmod]

Bei solch großen Verdichtern sollte auch mehr Wärme aus Verlustleistung entstehen. Vielleicht willst du auch eine größere Düse als 00 nehmen. Ich weiß die Leistungszahlen der 01 und 02 Düsen nicht, aber vielleicht kannst du ja zu einer 01er greifen.

R14 und die Verträglichkeit mit dem Ölabscheider muss ich auch abklären

Wenn der Ölabscheider ”an einer Stelle sitzt” an der das Kältemittel mit Sicherheit noch gasförmig ist sollte die art des Kältemittels eigentlich minder wichtig sein - erster Gedanke...

[august123]

ich las das mit dem R14 hier im Forum (alter Thread, 2005). Will das noch mit meinem KT abklären, es sei denn hier kann mir jemand das verbindlich sagen.

edit: Ich denke bei Düsen in 0X, 00, 01, oder abgekürzt X, 0, 1, etc. Das sollte ja üblich sein oder.

edit²: waren die 134a Werte. sorry

edit³: Bild umbau

[toaster]

die 01 düse von alco hat 1,9kw hat august gemeint....
edit: war zu langsam

[august123]

richtige 404a Werte:

kleinste Düse 0X: 400W
00: 1KW
01: 2,3KW

Die 507a Werte habe ich nicht da, sollte aber ähnlich sein.

http://www.ecopeland.com/Literature/Alco/RU_DE_EN_TI_6531.pdf

[ice-man]

Die Leistung der Düse hängt unter anderem immer von Verdampfungs- und Verflüssigungstemperatur zusammen. Wenn du willst werfe ich mal das Alco Tool an wenn du mir ungefähre Werte nennst.
In der zweiten Stufe wäre auch R23 eine Überlegung Wert. Dafür gäbe es auch ein R23 Ventil, welches leicht zu bekommen ist (TEB2).
Werde das Projekt auf jedenfalls mit Spannung mitverfolgen. Der Maneurop VErflüssiger muss ja ziemlich extrem sein!
R14 ist so eine Sache, bis jetzt hat es bei mir noch nie Ergebnisse hervorgebracht, die mich zufrieden gestellt hätten.

[teurorist]

ammm
es geht um die mehrleiistung mity r1150 deshalb das mit der duese hab ich auch schon gesaggt
woher hast du das alco tool
download link oder schare ware

[august123]

ja R1150 ist vermutlich sinnvoller, da ich mit den Verdichtern die nötigen Verflüssigungstemperaturen erreichen sollte.
Der MTZ40 hat bei -30°C Verdampfung und 35°C Verflüssigung 2,32KW, bei 40°C Verflüssigung 1,98KW. (404a)
Ich werde mit 507a fahren und -40°C anstreben, was um 1KW machen sollte.
R14, Alternativen gibt es leider wenig

[PhilippF]

Ich habe mich in letzter Zeit ziemlich intensiv im XS Forum durchgearbeitet, da ist das Problem mit R14 und normalem Öl auch immer wieder aufgetaucht. Was wohl zuverlässig funktioniert ist R14 mit einem Öl namens ”Zerol 150”.

http://dehon.com/al/index_al.php?menu=prod&deroul=3&idm=&action=3&idn3 =146

[Loewenzahn]

In dem Bereich gibt es echt wenig Kältemittel. Als nächstes kommt laut der Liste im Forum ”Krypton” und das ist, wenn ich mich
richtig entsinne leicht radiaktiv. Außerdem auch schon ein ganzes Stück drüber.
Man könnte evtl. auch was mischen. Aber ...

Ich bin trotzdem gespannt was rauskommt. Auf XS hat auch einer ne 3-stufige gebaut. Waren glaub ich -136° idle.

[godmod]

Das was du meinst ist Radon. Krypton ist einfach nur sauteuer und hat auch eine übel steile Dampfdruckkurve. Ich glaube dass auf XS oft Argon dem R14 beigemischt wurde. Bei der schieren Leistung deiner Verdichter könnte das bei dir auch sinn machen, falls du es schaffst das R14 ordentlich zu unterkühlen...

[Loewenzahn]

http://www.airliquide.de/loesungen/produkte/gase/gasekatalog/stoffe/krypton.html

da steht aber auch, dass Krypton schwach radioaktiv ist.

Gibts irgendwelche Regeln(Außer dass sie bei Kontakt nicht reagieren) bzw. Formel beim Mischen von Gasen?

[august123]

welche 3 stufige Kaskade meinst du Löwenzahn? Die von Ricky?
Um das R14 mach ich mir jetzt eh noch keine Sorgen, ich will erstmal die ersten beiden Stufen vernünftig zum laufen bekommen. Wie ich da nen Lasttest mache ohne die PWTs mit Wasser zu versauen weiss ich auch noch nicht, evtl mit reinem Alc, hat halt Bumm- Faktor (wohl kaum).

Beim Öl vertrau ich auf meinen Kältetechniker, der muss es ja wissen. Das normale Öl geht halt nur bis -60°C also in der zweiten Stufe gerade noch so, die dritte braucht dann aber schon welches dessen Stockpunkt (?) tiefer liegt. Im XS bauen manche sogar Kaskaden ohne Ölseps mit normalem Öl und sagen das ”läuft”.
Krypton is in jeder Taschenlampenbirne (kp wg. Konzentration), wird wohl nicht relevant sein die Radioaktivität. Aber bevor ich was ganz neues ausprobiere, teste ich lieber mit R14, Argon oder sowas kann ich ja immernoch beimischen....

[Loewenzahn]

http://www.xtremesystems.org/forums/showthread.php?t=153348

die meinte ich.

[ice-man]

Was für ein Öl wirst du in der dritten Stufe verwenden? Mir wäre da nur das Fluisil bekannt. Der Preis pro Liter ist da aber auch ziemlich heftig.

[godmod]

War das das Öl, welches du für deine 4-stufige in Betracht gezogen hast?

[ice-man]

Ja.
Die 4-stufige Anlage war aber sowieso eine Fehlkonstruktion, da wäre es schade um das teure Öl gewesen

[august123]

Fluisil gibts ja eig. nicht mehr aber es gibt ähnliche Öle dafür. Muss ich mich diese Woche noch kundig machen!
Problem ist nur ob ich in den Rotary überhaupt ohne anbohren das Öl bekomme. Soll ja ziemlich aufwenig sein nen Rotary umzuölen?

[godmod]

patrick, das war dann wohl Lehrgeld ... aber du bist halt unser Pionier

[UnRockStar]

Ice wenigstens siehst du ein das du da scheiße gebaut hast.

mh wenn ich mich recht entsinne hatte ice doch R1150 und R50 in der 3ten mal testweiße .

[august123]

nur extra Methan holen um damit in der dritten rumzuspielen will ich auch nicht. Denke dass das R14 schon laufen sollte, wenn man die richtigen Temps dafür mit der 2. erreicht. Ist ja schließlich ein KM das auch in der Industrie verwendet wird.

[godmod]

R50 benötigt wesentlich tiefere Verflüssigungstemperaturen als mit einer zweiten Stufe zu erreichen sind.

[Moc]

R50 benötigt wesentlich tiefere Verflüssigungstemperaturen als mit einer zweiten Stufe zu erreichen sind.

Kohlenwasserstoffe lassen sich angeblich laut XS gut unternander mischen. Dh. ein Franzose hat in seiner dreistufigen Kaskade in der zweiten Stufe eine Mischung aus R290 und R50 was ihm je nach Mischung (in seinem Fall) -80°C bringt...

Also kann man sich (laut ihm kA ob das BS ist) seinen BP laut auch selber mit den Kohlenwasserstoffen selbermischen...
aber mal ehrlich, das das gut funzt bezweifel ich.

[wirehead]

in der 2. stufe ist R170 gut erträglich, -90 siedepunkt, mehr leistung als r23, kleinerer verflüssigungsdruck
ich werde irgendwann mal versuche in der 3. mit methanmischungen machen, ist halt etwas tricky da auf gescheite drücke und temperaturen zu kommen.

[PhilippF]

Mit reinen Kohlenwasserstoffen bekommt man wohl keine auch nur annähernd azeotropen Gemische hin (für Azeotrope sind ja Bindungen zwischen zwei unterschiedlichen Molekülen nötig, die größer sind als die zwischen zwei gleichartigen), die ja für eine Einzelstufe gewollt sind. Also das Mischen von Methan und Propan halte ich für Blödsinn. Den einzigen Effekt, den der Typ wohl davon hat, ist eine Senkung des Partialdruckes von Propan auf der Niederdruckseite und damit eine Siedepunktserniedrigung. Da wirds dann aber schon sehr experimentell und vielleicht hat er mit seiner Mischung, seinem Expansionsventil, etc. einfach nur Glück gehabt.