Ist ein Kältevakuum effizient?

Kotlette · Anmeldungsdatum: 24.01.2016 Beiträge: 5

Hallo,

zur Erzeugung eines Vakuums in einem Behälter wird idR die Luft abgepumpt. Warum wird das nicht über die Temperatur geregelt? Folgendes stelle ich mir vor:

Man nehme das Behältnis und fülle es mit einem (bei Raumtemperatur) gasförmigen Stoff, der schwerer ist als die normalen Bestandteile der Luft. Sobald der Behälter voll ist wurde die Luft komplett verdrängt und der Deckel wird darauf gesetzt.

Dann wird der Behälter runtergekühlt bis an den Punkt wo das Gas kondensiert plus einige Grad mehr, um sicher zu gehen. Die Temperatur muss dann nur noch konstant gehalten werden, was bei guter Isolierung kaum Energie benötigt. Je nach Reinheit des Stoffes herrscht im Behälter nun ein ziemlich perfektes Vakuum.

Der genutzte Stoff sollte eine möglichst hohe Kondensationstemperatur haben, um den Energiebedarf für die Kühlung zu minimieren. Ich bin kein Chemiker, aber doch recht zuversichtlich, dass es solche Stoffe gibt (Benzol?).

Für Anwendungen, bei denen es egal ist ob unten eine Suppe herumschwappt sollte das doch die erste Wahl sein, oder?

Danke für die Antworten,
Gruss"

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

https://de.wikipedia.org/wiki/Vakuumpumpe#Kryopumpe

Zu beachten ist, dass ein Gas aufgrund seines Zustandsdiagramms immer einen bestimmten Dampfdruck aufweist, bei dem flüssige oder feste Phase mit der gasförmigen Phase im Gleichgewicht stehen. Unter diesen Gleichgewichtsdruck kommt man auch durch Abkühlen nicht.

siehe zb:

Auszug aus Linde-Gas:

http://www.linde-gas.at/internet.lg.lg.aut/de/images/Zustandsdiagramm_CO2_d550_106358.gif

Kotlette · Anmeldungsdatum: 24.01.2016 Beiträge: 5

Hi,

danke für die Antwort... ich hab also nicht so falsch gedacht. Heißt das, um die Kondensationstemperatur bei abnehmendem Druck zu erreichen muss eine niedrigere Temperatur erreicht werden?

Ich kam auf den Gedanken, als ich über moderne Schwungradspeicher (KERS) gelesen habe, die magnetgelagert im Vakuum nur 5% Energie am Tag verlieren. Wäre es nicht vorstellbar mit so einem extremen Vakuum noch weiter runterzukommen?

So ein Speicher müsste nur groß genug gebaut werden (Radius&U/min sind relevant), dann müsste sich der extra Input für die Kühlung eigentlich lohnen.

Die verbleibenden Luftteilchen werden vom Schwungrad extrem beschleunigt, wenn sie an daran abprallen, prallen zurück von der Wand und machen das Ding langsam.

Frage: Gibt es nicht etwas membranartiges, das die abgeprallten Teilchen zwar in die eine Richtung vom Schwungrad weg nach außen durchlässt, aber nicht in die andere, wenn sie von der Wand wieder zurückprallen? Das würde den Vakuumzustand noch weiter optimieren..

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

https://de.wikipedia.org/wiki/Vakuumpumpe#Turbomolekularpumpe_.28TMP.29

ist zwar nicht genau was du suchst, aber es gibt zumindest Ähnlichkeiten...

Kotlette · Anmeldungsdatum: 24.01.2016 Beiträge: 5

aha, ich merke, es lohnt sich einen Wikiartikel auch mal ganz zu lesen;-)

Bzgl eines Vakuums in einem Schwungradsystem müsste es sich doch auch lohnen nicht nur möglichst wenige Teilchen im Gehäuse zu haben, sondern auch, dass sie möglichst langsam auf die Walze auftreffen.

Wenn so ein Teilchen nämlich aufprallt und sich extrem beschleunigt, dann prallt es von der Gehäusewand ab und mit voller Wucht auf die Walze und das im Zweifel in die entgegengesetzte Drehrichtung. Daher sollten Walze und Wand möglichst elastisch sein, um die Teilchen abzubremsen.

Oder/Und die Wand sollte so geformt sein, dass die reinfliegenden Teilchen sich an der Wand verfangen, zb. mit kleinen u-förmigen Einbuchtungen, die nach innen offen sind. Fliegt ein Teilchen in so eine Einbuchtung rein, dann ist es wahrscheinlich, dass es nicht gleich wieder abprallt, sondern in der Einbuchtung ping-pong spielt und dabei seine Energie verliert. Fliegt es dann wieder raus ist es langsam.

Und/oder die Walze sollte wie bei Überschalltorpedos permanent Teilchen ausschleudern und so quasi ein sich schnell drehendes Teilchenkissen um sich herum bilden. Abprallende Teilchen würden dann nicht auf die Walze treffen, sondern auf das Kissen. Da das Vakuum sich dadurch verringert würde es Sinn machen, die zusätzlichen Teilchen abzusaugen. Wenn die Temperatur niedrig genug ist würden die Teilchen gefrieren und auf den Boden fallen.

Gibts das schon? Meinst du das hätte einen positiven Einfluss auf die Leistung?