targitaj, fixed.
Добавлено спустя 5 минут, 17 секунд
soic, как показывает практика, нет смысла делать что-то сверхсложное. Для таких объемов достаточно простого каскада, работающего в течение всего процесса охлаждения.
По Вашему описанию ничего не понятно:
Солёная натрий хлором вода замерзает при -18°С. Даже шкала фаренгейта именно от этой величины пляшет.
Мощность вообще не показатель в термокамерах. Непонятно что важно - скорость охлаждения, постоянный градиент температур, постоянная влажность, что-то ещё...
В целом - задача не решается с ходу и однозначно - тут получается либо всё очень просто, либо всё сложно.
Tim Ronski, реально, но не нужно. Смысла в ней немного будет, только в очень плотных компоновках, куда протащить шланги водяного охлаждения в теплоизоляции невозможно.

Boud
Холодпроизводительность, для выхода с +40 на -60С за 1 часа, зависит от теплоёмкости объекта в камере. Если объект больше, то и мощность нужна выше. Для 30 литров воды (dT=100C) необходимо иметь холодопризводительность 3483 Ватт. Добавить ещё надо необходимую мощность для компенсации потерь теплоизоляции (около 650 Вт - 10 см пенополистирол-куб). Ну и так далее. градиент температуры известно как обеспечить с помщью крыльчатки и вынесенного моторчика. Влажность не контролируеться (что есть - то есть). А чтобы всю задачу понять естественно нужно к ней приступить.

soic, задача всё равно в лоб не решится, так как 30 литров в бочонке охладить и заморозить за 1 час не удастся никогда.
Площадь поверхности, по-простому, для емкости 300х200х500, составит 0,62 кв.м. Даже с градиентом в 50К и обдувом, обеспечивающим к эдак в 100 Вт/м.К, получаем теплопередачу 3100 Вт. Для заморозки 30 кг воды требуется отвести 335 кДж*30 кг = 10050 кДж тепла.
В случае с отводом 3100 кДж/с, получаем 3242 с. Это только на заморозку и толmrj для 50К теплового напора. На практике тепловой напор будет гораздо меньше, так как число Био для воды не нулевое и на границе температура упадёт крайне значительно, вплоть до -30 при +10 в центре.
Сходную задачу решали ребята на кафедре. Для 1-го литра жидкости потребовалась система, занимающая примерно 3 кв. м. лаборатории.

30 литров - число, которое брали про запас. Если быть подробным в поставленной задачи, то ситуация на много проще обстоит, а именно - нужно охладить 18 литров, которые представлены 12-ю частями, заключёнными в отдельные стальные ёмкости. Ёмкости распределены равномерно по объёму (стоят на полочках). Время охлаждения до -50С градусов 2+-0.5 часа. Основная беда сосотоит в борьбе со скрытой температурой плавления льда. Беда усугубляется ещё тем, что температура кристаллизации смещена в точку -18С в виду солённости жидкости. В той точке нужно забрать тепла 332.43Дж на один грамм воды. Это значит, что в районе точки -18С нужно отобрать тепла в количестве 6 мДж! Расчёт приблизительный, так как я не знаю какая теплоёмкость солённой воды в точке кристаллизации. Количество тепла, необходимое для охлаждения внутренних деталей камеры и воздуха - величина на меньшая.
Я думаю приобретать двухступенчатый компрессор фирмы Copeland или Bitzer. Они жутко дорогие, но пока вариантов других нет. Есть мысль использовать два ширпотребовских компрессора, включённые последовательно, для создания большой разницы давления и работы на R22 или R404a. Конечно применить все необходимые меры по предотвращению попадания жидкого фреона во второй компрессор. Использовать промежуточный охладитель с собственным впрыском, ресивер и обводной канал, для работы только одного компрессора (режим набора холода). Второй вариант тернистый и пока отпугивает.
Что касается возможности охлаждения жидкости за 2 часа, то такая задача успешно уже давно решается иностранцами и некоторыми нашими фирмачами.

Странный набор.
Чтобы нормально работал и вправду нужно много сил убить, а эффекта всё равно не даст.
Тогда уж каскад делать.

Я без понятия, сколько стоят требуемые битзеры, но не проще ли (дешевле) купить N агрегатов на базе J2212GK? (2212 предложил как лучшее сочетание $/мощность)
Заправить их 410м газом с Тконд -52С и сделав последовательно N испарителей в 1,5л сосуды.
Любой из мощных компрессоров, при приближении к заданной температуре будет держать менее 0,8атм на обратке, потому мин температура будет (ось упала, coolpack нет) ~ -55-57С (естественно, сосуды и все линии должны быть намертво изолированы).

Можно поинтересоваться в направлении Вашего занятия?
Довольно неординарная задача.

Дешевле один испаритель 2.5-3 кВт поставить в камеру с вентеляторчиком, чем все 12 образцов обеспечивать собственными испарителями. Да и это не удобно при укладке и выемки. Испытывать нужно строительный материал (не хотелось об этом писать, так как офтопик получается).

Всмысле предлагаешь ёмкости поставить в камеру и обдувать с испарителя на них воздух???
Теплоёмкости воздуха не хватит даже на 10ю часть.

DANIIL_BJ
А собственно так и делается и делалось всегда. По компрессорной части есть хорошее решение на готовом холодильном агрегате фирмы Bitzer. Это двухступенчатый агрегат, например LH104/S4T-5.24. Меня интересует возможность реализации такого же агрегата на ширпотребовских компрессорах, так как приведённый агрегат стоит 4327 евро! Понятно, что навороты потребуются, но они все не смогут и близко дотянуть до сумы 4327 евро. Можно применять и микропроцессорные средства для выдерживания нужных режимов, благо такие возможности у меня есть с избытком. Двухкаскадные схемы не привлекают тем, что в них условия применения компрессоров и элементов второго контура лежат за рамками описанными в паспортах, да и фреоны разные применять придётся.

Если считаешь, что описанный тобой способ проще и надёжнее, чем купить битзер - дерзай.

Вообще не совсем понимаю -

и


1. Дешевый вариант на ширпотребе не нужен, якобы сложен.
2. Дорогой без проблем - не нужен. Дорог.

Остаётся только 2 варианта -
3. Дорогой и сложный
Например пельтье поставить штук 80 на охлаждение проточной водой. Каскадом - без проблем выбьёшь -50С.
Затрудняюсь ответить, что будет дороже - комплектующие с работой или год энергопотребления.
Предполагаю, что не подойдёт...

4. Простой и недорогой.
Северный полюс!
Правда остаётся минимальная проблема с

Даже не знаю, что посоветовать...

soic, Вы определитесь его Вам надо? Надо дёшево? Надо надёжно? Надо чтобы ТЗ удовлетворяло?
Из этих трёх пунктов, одновременно выполняются только два.
Двухступенчатые компрессоры Bitzer не настолько дороги, как Вы пишете, но и не смогут они обеспечить нужный режим.
Каскад - тут есть и наработки и проверенные решения для термокамер, но размеры и стоимость будут больше.
Смесевые рабочие тела - достаточно дёшево и габариты небольшие, но

Я вычитал где-то у западников, что двухступенчатые более высокое отношение имеют цена/качество, по сравнению с двухконтурниками. Ещё раз, я сюда притащился не для того, чтобы пропаганду вести в пользу двухступенчатых. Из малограмотного понимания работы двухступенчатой схемы, я смел изобразить схему того же, но только на отдельных и простых герметичных компрессорах. Есть подозрение, что второму компрессору давление в 22-28 бар может показаться слишком большим, может быть ещё чего, чего я не знаю. Собственно вот весь вопрос - конкурирует ли эта схема с двухкасакадной. На не относящихся к вопросу ошибках в схеме прошу не зацикливаться.

http://letopisi.ru/images/0/0c/%D0%A1%D1%85%D0%B5%D0%BC%D0%B0_2%D1%81%D1%82%D1%83%D0%BF%D0%B5%D0%BD%D1%8C.JPG

soic, пихать два не подготовленных компрессора последовательно - одно из самых жутких преступлений в холодильной технике. Эта схема гарантированно и быстро убьёт компрессор первой ступени

Почему ? Перепад давления предполагается не выше 15 бар на любом из компрессоров. Имеете ввиду, что масло надо заменить на марку, работающую в соответсвующих дипазонах давления (1...25 бар) ? Или расширительный сосуд нужен, подключённый ко входу перовго компрессора ?
Если вопрос касается только лишь включения в систему доп. элемента, то это не проблема той задачи, которую я думаю решать. А если принципиальная особенность мешает, то это важно!

soic, унос масла будет, который невозможно компенсировать в герметичных компрессорах без отверстий в картере. Компрессора, имеющие смотровые стекла, такие как copeland не подойдут, т.к. режим работы для спиралей будет запредельным.
Ставить два bitzer - так делали люди. Работает, но с обвязкой электронными контроллерами уровня масла, маслоотделителями, масляным ресивером, диф. клапаном. В целом - исключительно по причине наличие простых компрессоров и отсутствия компрессоров двухступенчатых. У вас же проблема даже не в компрессорах. Выдать -70 не сложно. Сложно из -70 получить нужные тепловые потоки от объекта. Как показывает практика, шоковая заморозка для элементов такого объёма нереальна с такой температурой. Люди, активно продвигающие двухступенчатые компрессоры, используют их для заморозки, к примеру, крови в плоских и тонких пластиковых пакетах, объёмом 200-300 мл. Полтора литра жидкости в стальном стакане при -70 не замёрзнут никогда. Для полулитра воды в емкости из тонкой жести необходимо минимум -100 в камере. При этом температурный напор составляет эти 100°С и специальная система обдува обеспечивает скорость воздуха на стенках емкости около 30-35 м/с. Все эти ньюансы и портят всю картину дешевого и простого морозильника.

Вот такие вот дела.
Я вижу план действий примерно таким:
1. Уточнять граничные условия.
2. Начинать НИОКР с финансированием, на хорошей технической базе, с покупкой наработок у знающих людей.

Другой вариант - заказать систему у тех же знающих людей. То что это не будет дёшево - однозначно. Но в настоящие ТЗ оно будет укладываться.

Другие варианты мне представляются малоперспективными. На коленке собрать такую систему будет очень проблематично.

Boud
Я готов с радостью сломать все Ваши стереотипы. Продемонстрирую, в живую, камеру http://letopisi.ru/images/0/04/IMGP1396.JPG (когда очередная пройдёт мимо нас), построенную на одном герметичном компрессоре http://letopisi.ru/images/e/eb/IMGP1401.JPG, одноконтурная с двумя фреонами в одной системе (R22, R23) и камерой 200 литров. Она замараживает за 2.5 часа 18 литров солёной воды. Повторять я схему не хочу, потому как у меня нет того шаманского бубна который её оживляет при выпуске из производства, но в дальнейшем она работает!
План Ваш правильный, но прежде, я думаю, нужно экономическое обоснование провести. Главные конкуренты, применительно к поставленной задаче, как я выяснил, являются два двухступенчатых компрессора D9TK-0760 фирмы Copeland (3740 евро) и S4T-5,2 фирмы Bitzer http://www.bitzer.de/eng/product/list/prod3/k-HH2-S/S4T-5.2 (4327 евро). Если в предварительных расчётах будет на лицо явный выйгрышь в цене, напрмер менее 70% (схемы из 2-х герметичных компрессоров) от стоимости готового двухступенчатого компрессора, тогда имеет смысл всем этим заниматься.
Граничные условия я уже привёл столько, сколько мог. 5% солевого раствора в количестве 18 литров, заморозить до -50+_5 градусов, за 2+_0.5 часа. Объём камеры не менее 200 литров. Раствор размещается в 12 стальных ёмкостях кубической формы с ребром 12 см.
Я заказал агрегат Bitzer LH104/S4T-5,24 http://www.bitzer.de/eng/product/list/prod3/k-LH2-S/LH104*S4T-5.2, для изучения и сравнения в работе с самодельной станцией. Хотел найти агрегат фирмы Copland S9-3DS-100X, потому, что Copland-ы дешевле Bitzer-ов, но их в России в продаже нет.
Когда придёт агрегат (неделя где-то) мне очень не помешала бы помощь в его подключении к одной из самодельной камер. За эту услугу я готов заплатить.
А далее, посмотрев на работу заморского зверя, прикинуть во чтобы это вылилось бы, если делать такую же схему на двух герметичных компрессорах. Для справки, в состав компрессора Bitzer-а входит (на нём стоят) ТРВ, теплообменник, клапан, 3 датчика тепературы, контроллер CIC.

soic, зря Вы связались с битзеровсскими агрегатами. Компрессоры у них неплохие, а вот агрегаты...
Есть вещи, на которых экономить нельзя - в их числе, для двухступенчатого - электронная система поддержания уровня масла. Налчие теплообменника на двухступенчатом - пракически обязательно и стоит он весьма и весьма прилично.
По фотографиям мало что понятно, но, рискну предположить, невысокое качество монтажа трубопроводов на этих агрегатах и достаточно сложную систему циркуляции воздуха внутри камеры.
Тащить по одному контуру 22 и 23 - несколько неправильно по целому ряду причин и есть гораздо более интересные и эффективные решения. Эти решения проверены и гарантированно будут надёжнее и эффективнее двух герметичных компрессоров соединённых последовательно. В частности, по описываемому объему компрессоров, можно легко гарантировать в 3-4 раза меньший описываемый объем, что соответственно скажется на стоимости.

Предложение собрать агрегат на базе компресора Bitzer одной местной компании меня, в котором "всё будет стоять как надао" меня поразило - 10500 евро! 10500-4020=6480 евро за электронное поддержание и ещё что-то - ну уж очень круто !
А вот теплообменник он идёт по умолчанию в каждом компрессоре Bitzer потому, как это и есть основная особенность 2-х ступенчатых компрессоров.

soic, можно взять компрессор и без теплообменника, если честно. Но разницы в цене при самостоятельной установке практически не будет. Себестоимость нормальной обвязки для S4T составляет, приблизительно, 1500 евро + щит управления.
Если планируется научное, а не промышленное использование, то, в принципе, такая обвзяка не нужна и даже вредна. Но, тогда, вопрос о сложности должен отпасть сам-собой, т.к. научное/лабораторное оборудование не должно быть простым и неубиваемым.

Если есть идея, которая будет гораздо эффективнее выбранного мною решения, то тогда я готов инициировать НИР по предложенной теме.

soic, всё уже опробовано до нас - Многокомпонентные Рабочие Тела, за которые я всегда готов яростно агитировать, предоставляют такие возможности. Тема эта достаточно новая, но уже вполне освоенная и показывающая неплохие результаты.