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Druckbeständige transparente Kühlschlange gesucht
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Hallo zusammen.

Im Rahmen meiner Bachelorarbeit soll ich eine Kälteanlage mit transparenten Wärmeübertragern (Glas oder Kunststoff) planen und evtl. aufbauen.
Hierfür habe ich in den letzten Tagen einige Stunden im Internet recherchiert. Dabei stieß ich zwar auf 2 Referenzprojekte, die Suche nach einem Hersteller bzw. einer Bezugsquelle für die transparenten Kühlschlangen blieb jedoch erfolglos.

https://www.youtube.com/watch?v=w-9samyplg8

https://www.hs-karlsruhe.de/typo3temp/_processed_/csm_Glasklteanlage_dba59781c9.jpg

Gerade die Ausführung der Kühlschlangen im Video finde ich besonders gelungen.
Wo kann man solche bekommen? Gibt es sie als Fertigteil oder nur als spezielle Sonderanfertigung?
Die Kühlschlangen müssen druck- (bis ca. 12 bar) und temperaturbeständig ( ca. -20 bis 60 °C) sein.

Danke im Vorraus Very Happy
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Nunja, es sind gebogene Glasrohre. Du würdest die Verrohrung in einem Haus doch auch nicht als "Spezielle Sonderanfertigung" bezeichnen, oder? Wink
Da kannst du einen beliebigen Glasbläser fragen oder es gar selbst machen, wenn du nicht ungeschickt bist und ein paar Sachen beachtest.
Das mit Abstand schwerste sind/werden die Verbindungsstellen vom Glas zum Metall. Aber auch da wird dich ein Glasbläser (wir haben einen fachkundigen hier) beraten können.

Für Kunststoffe sehe ich schwarz. Die Quellen oder lösen sich gar auf in den üblichen Kältemitteln.

Was ist denn das Thema deiner Arbeit?
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Erstmal danke für die Antwort Smile

Das grundsätzliche Thema der Arbeit ist eine Kälteanlage mit transparenten Wärmeübertagern zu planen um die Verdampfungs- und Verflüssigungsvorgänge des Kälteprozesses sehen zu können.
Recht viel mehr weiß ich selbst noch nicht. Aber um das zu verwirklichen brauch ich eben einen Verdichter, ein Expansionsventil und 2 transparente Wärmeübertrager. Natürlich müssen die einzelnen Komponenten zuerst ausgelegt bzw. dimensioniert werden.

Nur habe ich eben wie gesagt in den vergangenen Tagen bereits ein bisschen gegooglet und nicht einen Hersteller oder Shop gefunden der solche Kühlschlangen im Sortiment hatte oder anbot.
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Natürlich nicht. Wie gesagt - du findest auch in keinem Katalog die Verrohrung für dein Haus.
Einfach einen Glaser fragen wenn du die Rohrdimensionen kennst.
Und nicht vergessen: Der Wärmedurchgang ist viel geringer als etwa bei Kupfer, noch dazu mit dickerem Glas für die Druckstabilität. Entsprechend größer muss alles ausgelegt werden.
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Sprich am besten mit dem Glaser, der kann dir bestimmt weiter helfen, was machbar ist und was nicht, wie dick die Rohre mindestens sein sollten etc.
Dann machst du deine Dimensionierung (bzgl. Länge etc) und gehst wieder zu dem Glaser. Vermutlich wirst du zwischen drin noch ein paar mal bei dem vorbeischauen müssen Wink

Du wirst es ohne "glasbläserische" Erfahrung nicht einfach planen und dann den Fertigungsauftrag geben können.
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Du wirst einen Glasapparatebauer fragen müssen, der Glaser baut Flachglas in Fenster ein. Ein Glaser könnte Dir aber eine doppelwandige Sicherheitsglasscheibe anfertigen lassen. Du solltest die Glas-Rohre durch bruchfeste Scheiben sichern, um im Bruchfall keine Scherben herumfliegen zu haben. Ich empfehle für beide Seiten Verbundsicherheitsglas, wie es in Abzügen für den Frontschieber genutzt wird.

Die Glasrohre müssen in Durchmesser und Wandstärke an die geplanten Drucke und Durchflussraten angepasst werden. Bedenke, daß Glas ein recht mieser Wärmeleiter ist. Man kann Glasstäbe in ca. 5-7cm Abstand zu ihrer in der Brennerflamme geschmolzenen Spitze mit der bloßen Hand unverletzt anfassen. An Verbindung zu Metallteilen gibt es zwei Möglichkeiten: Entweder man verwendet modifizierte Schneidringverschraubungen, wie auf dem Bild zu sehen, die mit Teflon-Dichtringen ausgestattet sind. Oder man verwendet spezielle Glas-Flansche, die mit Plan- oder Kugelflächen ausgestattet und über zugehörige Teflon-Dichtungen auch mit Metallbauteilen verbunden werden können. Für höhere Drücke würde ich, vom Gefühl her, auf die erstgenannten Verschraubungen zurückgreifen und die Glasteile zusätzlich gegen ein Verrutschen in Längsrichtung sichern.

Das Video empfinde ich als recht lärmig, ohne daß wirklich viel Information herüberkommt. Man kann nur schätzen, daß im Verdampfer 2-3bar Druck sind und im Kondensator mehr. Die Verbindungen zu Metallteilen werden nicht gut gezeigt und die Drossel erkennt man auch nicht. Insgesamt sieht es eher nach einer "Blubberatur" aus als nach einem funktionierenden Modell.


Frag doch einfach mal bei www.hs-karlsruhe.de nach, ob sie Dir Tipps zum Problem geben können. Als Bachelor hast Du nicht übermäßig viel Zeit, das kochende Wasser neu zu erfinden. Im Normalfall wird an Hochschulen recht offen über abgeschlossene Projekte geredet, man publiziert ja Vieles ohnehin.



Du solltest Dir überlegen, ob Du eine Absorbermaschine oder eine Kompressormaschine bauen willst. Dann solltest Du versuchen, das geplante Gerät möglichst genau zu beschreiben, was es können soll. Gibt es Anforderungen, die Mindeststandards sind und Andere, die man "gerne mitnimmt", aber nicht unbedingt braucht? Plane lieber mit geringeren Drucken und zur Not sogar mit "Unterdruck", da Glas besser Vakuum als hohen Innendruck verträgt. Viele Kühlschränke arbeiten inzwischen mit Pentan (siedet bei ca. 35°C) und müssten dem zu Folge mit einem recht niedrigen Maximaldruck zu betreiben sein.

Hast Du an Deiner Hochschule technische Werkstätten zur Verfügung? Nutze deren Expertise zum Finden geeigneter Bauteile und eventuell zur Herstellung von Komponenten. Ansonsten müßtest Du im Branchenbuch weitersuchen.




Bin mal neugierig, wie das fertige Gerät aussieht und funktioniert.
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Na, ich weiß nicht, es gibt schon so Glasgeräte, die diesen Wünschen genügen: Bombenrohre.
Aber ob man irgendeinen Glasbläser findet, der für sehr wenig Geld die gewünschten Gefäße in einer Stärke wie Bombenrohr herstellt.... keine Ahnung, am Besten einmal fragen.

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Ein einfaches Rohr ist, nach einer Kugel, die optimale Form für Druck/Vakuumbeständigkeit bzw. generell Krafteinwirkung.
Dem gegenüber muss eine Saugflasche radial an der Öffnung den hohen Anpressdruck der Nutsche aushalten.
Das Glas wird an der Kante massiv auf Zug beansprucht, soetwas wäre im Aufbau hier nicht vorhanden.

Als Schutz würde ich einen Kasten aus PC-Scheiben (3mm reichen schon) um den ferigen Aufbau machen. Die sind optimal für soetwas geeignet: Günstig, leicht zu verarbeiten, extrem schlagzäh (unzerbrechlich) und natürlich durchsichtig.
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Mit so viel Resonanz hab ich gar nicht gerechnet. Danke für die Ratschläge. Smile

@Glaskocher: Es soll eine Kompressionskälteanlage werden da diese meiner Meinung nach leichter zu realisieren ist denn dafür benötige ich "nur" einen Verdichter, ein Expansionsventil die 2 Kühlschlangen und 2 Manometer.
Die einzige Anforderung bisher ist, dass sie den Kälteprozess (also Verflüssigung u. Verdampfung) veranschaulichen soll. Es gibt bisher keine erforderliche Mindestleistung oder ähnliches.

Ich stehe noch ganz am Anfang der Arbeit (Vertrag ist noch nicht mal unterschrieben) und erfahre morgen im Normalfall weitere Details. Ich war nur überrascht als ich auch nach mehrstündiger Recherche bezüglich der transparenten Wärmeübertrager keinen einzigen "Treffer" landete. Aber mit der Auskunft, dass ich hierfür einen Glasapparatebauer kontaktieren muss bin ich ja schon mal einen Schritt weiter.
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Hmm, vllt. ist ja der eigentliche Druck weniger ein Problem, als eventuelle Schwankungen desselben.
Als Kühlanlage wäre ja durchaus auch eine andere Technik vorstellbar: Pulsröhrenkühler. Diese sind ggf. auch mit deutlich geringerem Innendruck zu machen (vgl.:www.cryogenics.nist.gov/Papers/Liquefier.pdf), aber dort treten halt diese ständigen materialzermürbenden Druckpulse auf.

in dem Paper ist die Rede von doch recht "verträglichen gut 3 Bar (0.320 MPa), was auch mit Glas relativ gut zu bewerkstelligen sein dürfte.

keine Ahnung, ob das ins Konzept paßt, aber halt ein Gedanke zum Thema

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Zitat:

Quatsch, da ist doch eine dicker Gummiring dazwischen. Die Kraftwirkung ist überschaubar.

Wir vertiefen uns ins OT:
Die Fritte drückt nach unten auf die Öffnung der Saugflasche. Da beide nicht den selben Querschnitt haben wird entsprechend viel Druck aufgebaut mit dem die Nutsche reingepresst wird und abdichtet. Dieses Reinpressen erzeugt eben eine hohe Zugbelastung im oberen Glasring der Saugflasche. Ein winzigster Riss würde dort sofort zum Versagen führen.
Wenn der Unterdruck das Glas dort auf Kompression belasten würde, würde mich mal interessieren, wie deine Saugflasche aufgebaut ist und wie du sie abdichtest.
Überschaubar ist das jedenfalls nicht, so viel Kraft wie eine normalgroße Nutsche kann ich auf diese Öffnung mit meinen Händen nicht ausüben und andersrum die Nutsche rausziehen (=die Druckbelastung durch das Vakuum ausgleichen) kann ich ebenfalls nicht ohne weiteres.
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1 Bar = 1 Kg auf ein Fläche von 1 cm2. Da sind die Kräfte noch recht überschaubar.
Ich habe mal aus einem dünnen Glasrohr (ca. 6 mm Aussend.) und etwas Stahlwolle einen primitiven Pulsröhrenkühler aufgebaut. Betrieben habe ich diesen mit einer Spritze, die ich per Motor und einfacher Mechanik schnell hin und her bewegt habe, und somit den Pulsdruck/unterdruck erzeugte. mit diesem primitiven Aufbau erreichte ich fast 0°C (mit Luft als Betriebsgas).
Wahrscheinlich wäre ein Aufbau der nur mit Unterdruck arbeitet wesentlich einfacher zu realisieren, als Kältemittel würde sich vermutlich Diethylether oder Dichlormethan eignen (DCM wäre nicht brennbar und somit weniger feuergefährlich).

mfG
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