Чем и как быстро охладить металлическую болванку с 500С до комнатной?

Вопросы, связанные с химией вообще. Вы можете задать здесь свой вопрос, и мы постараемся на него ответить.
General chemical questions go here
chemigor
Сообщения: 255
Зарегистрирован: Вс июн 21, 2015 5:29 pm
Контактная информация:

Re: Чем и как быстро охладить металлическую болванку с 500С до комнатной?

Сообщение chemigor » Пн июл 30, 2018 11:13 pm

Поправьте, пожалуйста, если не прав:
CO2 + Mn = CO + MnO вроде термодинамически на 100кДж/моль вправо смещено, если я правильно -390, -110 и -380 кДж/моль энергии образования вытащил. То есть сколько там барьер - не знаю и лениво вычислять, но смесь-то адская, может что-то и катализировать.

Да, еще хотел добавить, что энергия образования микрокристаллов Mn-Bi очень маленькая, и уже на 350С можно сдвинуть равновесие в сторону развала таких кристаллов, что будет приводить в высвобождению атомарного марганца...
Последний раз редактировалось chemigor Пн июл 30, 2018 11:33 pm, всего редактировалось 1 раз.

chemigor
Сообщения: 255
Зарегистрирован: Вс июн 21, 2015 5:29 pm
Контактная информация:

Re: Чем и как быстро охладить металлическую болванку с 500С до комнатной?

Сообщение chemigor » Пн июл 30, 2018 11:23 pm

ximi писал(а):
Пн июл 30, 2018 10:57 pm
Нет. Там температуры в районе 1500с нужны.
да, исходный материал как раз при этой температуре и варится, мы на форуме весной много эту тему обсуждали и я даже ионник смастерил с испугу, чтоб турбу свою парящим висмутом не забить.

Понятно, что 500С это далеко не 1500С, но на этой температуре материал уже проходит точку Кюри (она у него слегка выше 400С), и что именно там творится - сказать сложно.

С радостью это бы узнал все вокруг да около, так как, надеюсь, что магнитный материал больше менять не буду, то есть мне с ним работать и работать :)

Аватара пользователя
Shorku
Сообщения: 928
Зарегистрирован: Вт дек 13, 2011 2:17 pm

Re: Чем и как быстро охладить металлическую болванку с 500С до комнатной?

Сообщение Shorku » Пн июл 30, 2018 11:45 pm

Тыща градусов и непредсказумое количество атмосфер - я б тоже предпочем галимый вакуум такой закритической радости =)
Мы не любим успокоительные иллюзии и сказки на ночь.Мы любим газовые атаки и механические марши железных солдат.Однажды,когда после ежедневной предательской работы на этот мир вы ляжете в свои мягкие кроватки,мы пожелаем вам страшной ночи и атомной войны.

Аватара пользователя
chaus
Сообщения: 2962
Зарегистрирован: Вт дек 24, 2013 2:37 pm

Re: Чем и как быстро охладить металлическую болванку с 500С до комнатной?

Сообщение chaus » Вт июл 31, 2018 7:26 am

chemigor писал(а):
Вс июл 29, 2018 1:36 pm
Огромное спасибо всем отвечавшим и сочувствовавшим за интересные советы!!!
Iskander писал(а):
Вс июл 29, 2018 1:45 am
В системе не хватает литникового отверстия, ЕМНИП, сплавы висмута расширяются при застывании и этот излишек надо куда то сливать.
очень надеюсь, что этот вопрос для меня закрыт. Сплав имеет ужасно прикольные свойства, при температуре варки у него плотность около 2.5, когда он застывает охлаждаясь до комнатной, его плотность повышается до 5.5, а потом его можно подтрамбовать до 7.8.

Как я понимаю там имеются пузырьки, возникшие от возгонки висмута, и они-то как раз и создают такую низкую плотность при высоких (450 и выше) температурах. Нигде в литературе это не видел, но факт таких пузырей наблюдал в обычном оптическом микроскопе при довольно высоком 1000-2500 увеличении в отраженном свете.

Суммарно там очень мало свободного висмута, поэтому эффект уширения при охлаждении не заметен. Болванка перед магнетизацией подпрессовывается и помещается в стаканчик из аэрогеля. Крышка - бумага из оксида алюминия с пропиткой высокотемпературного лака на кремнийорганике (я эту форму на аэрогеле сделать не смог, поэтому такое извращение). Аэрогель на эпоксиметоде, самодельный :)
Почему именно Вуд? Дорогой, многокомпонентный, содержит летучие тяжёлые металлы (неэкологично).

Если цель -- проскочить именно 400 градусов, я бы взял расплав олова. На расплаве олова зеркальное стекло отливают (свыше 1500), и всё ему нипочём. Или сплав олово-галлий, олово-индий, да обычный припой-третник.

Исключительно высокая теплопроводность и теплоёмкость у натрия или калия, но пожароопасно.
When you open your heart to patriotism, there is no room for prejudice.

Аватара пользователя
avor
Сообщения: 10554
Зарегистрирован: Пн янв 24, 2005 1:13 pm

Re: Чем и как быстро охладить металлическую болванку с 500С до комнатной?

Сообщение avor » Вт июл 31, 2018 9:38 am

Я вообще не понимаю в чем проблема. Сделать конструкцию типа труба в трубе и гнать через нее воду большим расходом. Да, в первый момент будет гидроудар, но если расход будет большим, то давление сильно не скакнет 200-300 атмосфер я думаю это предел. Конструкция это с небольшим радиусом так что стенки на такое давление будут не архи толстые. Так что я вообще не понимаю зачем все эти масла и легкоплавкие сплавы. При чем у автора есть всякие автокады, где данную идею можно наверное даже смоделировать и посмотреть как оно.

chemigor
Сообщения: 255
Зарегистрирован: Вс июн 21, 2015 5:29 pm
Контактная информация:

Re: Чем и как быстро охладить металлическую болванку с 500С до комнатной?

Сообщение chemigor » Вт июл 31, 2018 1:14 pm

avor писал(а):
Вт июл 31, 2018 9:38 am
Я вообще не понимаю в чем проблема. Сделать конструкцию типа труба в трубе и гнать через нее воду большим расходом.
ага, я сам в начале вынес на обсуждение вариант вначале охлаждать воздушно-водяной пульпой (понятно, чтоб гидроудара не было, и понятно, пробно оценки гидро-газодинамики численно я конечно же делал), только всем это не понравилось и обсуждение свалилось в другую область.

В то же время я это обсуждение решил поддержать, так как внутри надобно иметь вакуум, а там многое, что парит в том числе и висмут и термолаки в катушках, а собрать герметично я не смогу из-за электрических подводок и большого разброса рабочих температур, поэтому стал поддерживать обсуждение, чтоб выбрать способ доподдува или еще какого режима внутри, и чтоб парящий висмут не вылетел и внутрь вода не залетела :)

Собственно вот. Обсуждение оказалось для меня очень полезным, за что выражаю все мою преогромную благодарность!!!

Аватара пользователя
chaus
Сообщения: 2962
Зарегистрирован: Вт дек 24, 2013 2:37 pm

Re: Чем и как быстро охладить металлическую болванку с 500С до комнатной?

Сообщение chaus » Вт июл 31, 2018 2:12 pm

avor писал(а):
Вт июл 31, 2018 9:38 am
Так что я вообще не понимаю зачем все эти масла и легкоплавкие сплавы.
Теплопроводность. У жидкого натрия в 120 раз выше, чему у воды, у олова -- в 60 раз. Примерно так же возрастёт и коэффициент теплоотдачи при сопоставимом Нуссельте.

Не случайно же закаливали мечи в ртути (об экологичности такой технологии преданья старины глубокой не сообщают).
When you open your heart to patriotism, there is no room for prejudice.

Аватара пользователя
avor
Сообщения: 10554
Зарегистрирован: Пн янв 24, 2005 1:13 pm

Re: Чем и как быстро охладить металлическую болванку с 500С до комнатной?

Сообщение avor » Вт июл 31, 2018 4:15 pm

chaus писал(а):
Вт июл 31, 2018 2:12 pm
Не случайно же закаливали мечи в ртути (об экологичности такой технологии преданья старины глубокой не сообщают).
Я что-то так и не понял, по-моему автору не нужна скорость охлаждения в 1000 гр/сек. Быстро, но не сверх быстро.

Аватара пользователя
avor
Сообщения: 10554
Зарегистрирован: Пн янв 24, 2005 1:13 pm

Re: Чем и как быстро охладить металлическую болванку с 500С до комнатной?

Сообщение avor » Вт июл 31, 2018 4:20 pm

Если у вас там вакуум. То охлаждать можно до вакуума, внутри вакуума охлаждение будет в основном за счет излучения, а в этом случае плевать олово там или висмут жидкий.

chemigor
Сообщения: 255
Зарегистрирован: Вс июн 21, 2015 5:29 pm
Контактная информация:

Re: Чем и как быстро охладить металлическую болванку с 500С до комнатной?

Сообщение chemigor » Вт июл 31, 2018 4:41 pm

Да, верно, мне надобно более-менее стабильно с этой болванки забирать от 100Ватт до 10КВатт, и желательно иметь адекватную регулировку с точностью около 10%-20% или хотя бы апосториори ее оценивать и водяной пульпой (8бар воздуха с процентами водяных капель) должно хватить и тепло уносить и ударной волны на поверхности не иметь.

Что пока не решено - чем надуть или наоборот иметь вакуум ВНУТРИ этой болванки. В крышках также должно быть по проводнику в виде медной палки диаметром примерно с сантиметр и она не должна касаться корпуса, но ее довольно хорошо выпирает во время работы силами Лоренца. По этим контактам будет идти 2-50Вольт, а на корпусе - что-то близкое к одному из контактов, то есть не супер и вода не пробьет, но целиком в оловянный расплав засовывать не правильно, так как внутреннее сопротивление этой бомбы при комнатной температуре будет около 20мОм и 60мОм при хорошем нагреве.

EDIT: внутри все очень плотненько, но между слоями катушек или еще где понятно минимальные щели есть и из-за Лоренца возникают, так как катушки трамбуются, то есть там газы присутствуют.

Пока остановился на вакууме, как я понимаю, давление паров висмута у меня ожидаемо будет только около 0.03мм рт.с, то есть много не улетит. Но, как я говорил, если где-то будет не герметично и воду соснет внутрь, будет снова бабах. Я понимаю, что у меня тяга в здании, которое в свое время планировали как бомбоубежище во время холодной войны, но ведь я могу не успеть свалить из-за присущего мне любопытства и наш директор мня на месте добьет за членовредительство :)

Аватара пользователя
chaus
Сообщения: 2962
Зарегистрирован: Вт дек 24, 2013 2:37 pm

Re: Чем и как быстро охладить металлическую болванку с 500С до комнатной?

Сообщение chaus » Вт июл 31, 2018 6:48 pm

chemigor писал(а):
Вт июл 31, 2018 4:41 pm
Что пока не решено - чем надуть или наоборот иметь вакуум ВНУТРИ этой болванки. В крышках также должно быть по проводнику в виде медной палки диаметром примерно с сантиметр и она не должна касаться корпуса, но ее довольно хорошо выпирает во время работы силами Лоренца. По этим контактам будет идти 2-50Вольт, а на корпусе - что-то близкое к одному из контактов, то есть не супер и вода не пробьет, но целиком в оловянный расплав засовывать не правильно, так как внутреннее сопротивление этой бомбы при комнатной температуре будет около 20мОм и 60мОм при хорошем нагреве.
Ну тогда действительно водяной душ или пена, пожарные знают толк в охлаждении. Я бы вообще дал интенсивный воздушный поток и жахнул воду через форсуночную головку от ЖРД. На поверхности узла образуется тонкая плёнка быстро испаряющейся воды.

Безопаснее, но дороже подать через ту же форсуночную головку жидкий угольный ангидрид: на выходе получим поток газа с угольно-ангидридным инеем, тоже охлаждающий узел.

Внутри, если химизм позволяет, гелий: и безопасный, и доступный, и теплопроводность высокая. Давление гелия выше, чем внешней водо-воздушной среды...
When you open your heart to patriotism, there is no room for prejudice.

Аватара пользователя
bigM
Сообщения: 755
Зарегистрирован: Ср фев 15, 2017 2:05 am

Re: Чем и как быстро охладить металлическую болванку с 500С до комнатной?

Сообщение bigM » Вт июл 31, 2018 7:20 pm

я так понял, нужно управляемое охлаждение, чтобы сплав успел равномерно кристаллизоваться пока действует сильное магнитное поле?
Не красота спасёт мир, а транквилизаторы.

chemigor
Сообщения: 255
Зарегистрирован: Вс июн 21, 2015 5:29 pm
Контактная информация:

Re: Чем и как быстро охладить металлическую болванку с 500С до комнатной?

Сообщение chemigor » Вт июл 31, 2018 9:01 pm

> я так понял, нужно управляемое охлаждение, чтобы сплав успел равномерно кристаллизоваться пока действует сильное магнитное поле?

не то слово - управляемое!!! Там надо очень точно уменьшать температуру, примерно 2-3 градуса в минуту в диапазоне 450-300С, и, на сколько я смог понять, если был хоть раз скачек, то магнит получается плохим. Пока управление было полуручное - я задавал профиль как, а потом пост фактум анализируя сопротивление катушек я мог составить картину как равномерно уменьшалась у меня температура.

Вторая проблема - есть гипотеза, что постоянное значение магнитного поля даже не так сильно хорошо, как если оно будет пульсировать. На пальцах физика такова, что пульсации не позволяют затвердеть быстро кристаллам, образуя жидкость Бингама и получается эффект мокрого песка. На опытах я это уже подтверждал, но нужна большая достоверность.

У меня много контрольных параметров, в первую очередь я могу измерять сопротивление катушек и на его основе говорить что твориться с температурой. Мне лениво туда термодатчик засовывать, ибо он будет и поле портить и в этом поле врать не подецки. Температуру на поверхности я конечно измерить могу, но это - не интересно, особенно во время сильного принудительного охлаждения.

Аватара пользователя
Гесс
Сообщения: 10814
Зарегистрирован: Ср фев 15, 2012 11:19 pm

Re: Чем и как быстро охладить металлическую болванку с 500С до комнатной?

Сообщение Гесс » Вт июл 31, 2018 9:54 pm

О чем и твердили коммунисты даже незная что у вас и магнитам плохо становится. Нельзя вам термоудар, технологии закалки и охлаждение ведром воды. Дуть на одну сторону охлаждающим газом с какими-нибудь брызгами тоже не комильфо с точки зрения равномерности и управляемости. Таки охлаждение жидким теплоносителем. Для силиконовых масел это будет работа на пределе, как поведут себя сплавы металлов рядом с магнитным полем такой мощности я сказать не берусь.

chemigor
Сообщения: 255
Зарегистрирован: Вс июн 21, 2015 5:29 pm
Контактная информация:

Re: Чем и как быстро охладить металлическую болванку с 500С до комнатной?

Сообщение chemigor » Ср авг 01, 2018 12:08 am

Гесс писал(а):
Вт июл 31, 2018 9:54 pm
О чем и твердили коммунисты даже не зная что у вас и магнитам плохо становится.
я же аэрогелем подстраховался :) то есть магнит-то в стаканчике с аэрогелем, а катушки плотно к корпусу прилегают с идеальным теплообменом. Теплообмен до катушек примерно на 4 порядка больше, чем теплообмен до магнита :) Это кстати еще одна причина, зачем я планировал долго нагревать, так как нагрев хотел делать не индуктивным.

Но мысль все равно верная. Чтоб не гадать на кофейной гуще, промоделирую ка я теплоперенос в моей системе и тогда будет понятно стоит ли все-таки делать двухконтурность, и, скорей всего, все равно ее сделаю на олове от греха подальше :)

Огромное всем спасибо за полезные советы!!!

Аватара пользователя
Гесс
Сообщения: 10814
Зарегистрирован: Ср фев 15, 2012 11:19 pm

Re: Чем и как быстро охладить металлическую болванку с 500С до комнатной?

Сообщение Гесс » Ср авг 01, 2018 1:18 am

всеравно непонимаю как такая или любая другая компоновка спасет от одномоментного перепада температуры в четыре сотни градусов.

ximi
Сообщения: 2153
Зарегистрирован: Вс янв 29, 2012 7:50 pm

Re: Чем и как быстро охладить металлическую болванку с 500С до комнатной?

Сообщение ximi » Ср авг 01, 2018 1:25 am

не то слово - управляемое!!! Там надо очень точно уменьшать температуру, примерно 2-3 градуса в минуту в диапазоне 450-300С
А почему вы сразу это не указали в первом посте ? Это же ключевой момент !
Вы же не гуманитарий :)

Естесвенно вода отпадает. Тут только газовое охлаждение азот .. аргон .. гелий .. углекислота.
С подачей в несколько точек.

Скорость регулируем потоком газа.
Задача нетривиальная.

chemigor
Сообщения: 255
Зарегистрирован: Вс июн 21, 2015 5:29 pm
Контактная информация:

Re: Чем и как быстро охладить металлическую болванку с 500С до комнатной?

Сообщение chemigor » Ср авг 01, 2018 2:44 am

> Вы же не гуманитарий :)
да, вроде к этому у меня склонностей никогда не было.

Эххх... Много там суммарно факторов было и есть, вот и не сказал, так как магнитным полем мозги были заморочены.

Так, вчера мм в метры не перевел, от этого хоть и цифры изменились, но их отношения - нет.

Так, давайте считать:

поверхность магнита 24кв см, толщина аэрогеля 0.5мм, то есть там потери 0.085Ватт на градус перепада между магнитом и катушками,
принимая теплоемкость магнита прикидочно около 60 Ватт на градус, понимаем, что если температура катушек упала на градус, то период полупадения разности температур примерно составляет 10 минут.

Поверхность моего боченка около 153кв см, примерно тепло надо переносить на 6мм, и с учетом материалов, там потери 500Ватт на градус перепада. Понятно, что при такой жуткой теплопроводности температура внутри катушек будет устанавливаться на несколько порядков быстрее, чем между катушкой и магнитом. Грубо говоря, перепад в 100С между краями будет в 7 раз быстрее устанавливаться, чем перепад на 1 градус между катушками и магнитом. Будем считать, что мне достаточно не сделать перепад в 50С между краями боченка, чтоб не попасть на минимально возможный градиент температур в магните. Думаю, что моделирование теплопереноса уточнит эти цифры, но они не будут отличаться даже в 2 раза.

То есть единственно, что я могу в этом случае делать - очень точно считать расход тепла в катушках, и увод тепла охлаждением.

Мои же исходные оценки по поводу испарения воды базировались на факте, что испаряя воду с комнатной температуры надо затратить четкое количество энергии (2400Дж/мл), и испарившись она сразу уйдет из зоны контакта, то теплоперенос можно именно регулировать потоком миллилитров испаренной и впрыснутой мелкодисперсно воды.

Понимая, что например, теплопроводность металлов (олова, например) не ахти, можно двухконтурностью усугубить проблему.

Вот газами охлаждать - наверное да, но поток-то ужасно большой должен быть, и учет всей термодинамики может быть очень не тривиальным.

Аватара пользователя
bigM
Сообщения: 755
Зарегистрирован: Ср фев 15, 2017 2:05 am

Re: Чем и как быстро охладить металлическую болванку с 500С до комнатной?

Сообщение bigM » Пт авг 03, 2018 4:02 pm

в процессе намагничивания как бомба деформируется, на сколько изменяются ее геометрические размеры при температуре 500 град?
Не красота спасёт мир, а транквилизаторы.

chemigor
Сообщения: 255
Зарегистрирован: Вс июн 21, 2015 5:29 pm
Контактная информация:

Re: Чем и как быстро охладить металлическую болванку с 500С до комнатной?

Сообщение chemigor » Пт авг 03, 2018 6:22 pm

Вот когда я плавлю в магнитном поле предварительно сваренный и хорошо утрамбованный магнитный материал, вроде он почти не деформируется, иначе бы мой аэрогельный стаканчик со стенками в 0.5мм плющило бы. А так да, материал очень прикольный, и если не подумавши его до 1300С нагреть, то он в линейных размерах в 1.5 раза расширяется :)

А сама бомба - вроде не меняется, внутри чуть-чуть гуляют катушки, но толстый 4-5мм толщины корпус не дает сильно поменяться корпусу. Внутри у катушек из-за лака похоже есть немного куда гулять, поэтому надо или вакуумировать, или аргона поднакачивать... Раньше был баг, что сердечник из-за этого уплывал, но сейчас уже в новой конструкции эту проблему решил, поставив сильно другой материал сердечника.

Ответить

Вернуться в «общехимические вопросы / general chemical issues»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 10 гостей