Kühlung mit flüssigem Stickstoff
Cooling with liquid nitrogen

Immer schön cool bleiben!

Always cool!

Flüssigstickstoff ist eine verflucht kalte Angelegenheit: Gerade mal -196 °C oder 77 K beträgt die Siedetemperatur. Über diesen Punkt hinaus läßt sich die Flüssigkeit bei Normaldruck nicht erwärmen. Die Temperatur bleibt solange konstant, bis das letzte Quentchen Stickstoff verdampft ist. Zuhause beim Kochen mit Wasser ist dies nicht anders: Die Temperatur des kochenden Wassers bleibt konstant, vollkommen unabhängig davon, wie sehr die Kochplatte aufgedreht wird.

Flüssiger Stickstoff wird in der Chemie und Physik oft zu Kühlzwecken eingesetzt. Er ist in sogenannten Dewar-Gefäßen (doppelwandige, evakuierte, innen verspiegelte Glasbehälter; im Prinzip eine Thermoskanne) tagelang lagerbar. Die Flüssigkeit ist ungiftig, ein kurzzeitiger Kontakt verursacht keine Verbrennungen/Unterkühlungen, da sich auf der Haut sofort ein Dampfpolster bildet (sog. "Leidenfrost'sches Phänomen"). Erst längerer Kontakt führt zu derart starker Abkühlung, daß beispielsweise Blumen wie Glas splittern.

Liquid nitrogen is a damn cold thing: the boiling point is -196 °C (-321 °F) or 77 K. Under normal atmospheric pressure the temperature of the liquid cannot be rised over this point until the last bit of nitrogen has evaporated. It's exactly the same with boiling water in your kitchen at home: the temperature remains constant no matter how much you turn up the heat.

It is common practice in chemistry and physics to use liquid nitrogen for cooling purposes. It can be stored for days in so-called Dewar vessels (double-walled, evacuated and mirror coated glass vessels; basically a thermos bottle). The liquid is non-toxic, a short skin contact does not cause any burns since a vapour cushion is forming immediately (known as "Leidenfrost phenomenon"). Longer contact causes strong cooling and makes e.g. flowers shatter like glass.

Motorkühlung

Engine cooling

Es läßt sich ausführlich begründen, weshalb der Wirkungsgrad eines Verbrennungsmotors oder allgemeiner einer Wärmekraftmaschine steigt, je besser die Kühlung ist. Vor diesem Hintergrund haben wir uns angestrengt, ein Thermogefäß für einen X-Cell Fury Extreme 90 aus Styropor und GfK herzustellen, das zur Kühlung des Motors mit flüssigem Stickstoff befüllt werden kann. Obwohl das ganze theoretisch funktionieren würde, sind in der Praxis große Probleme durch den hohen Temperaturgradienten von +135 °C am Zylinderkopf zu –196 °C im Thermogefäß zu erwarten. Wirklich gelaufen ist der Motor mit dieser Kühlung bislang nicht. Mit anderen Worten: Die ganze Aktion war ein gelungener Aprilscherz für die April-Ausgabe von ROTOR!

Die Fotos sind nichtsdestoweniger schön anzusehen. Der viele Nebel entsteht übrigens durch kondensierende Luftfeuchtigkeit. Und wie schon gesagt: Mehr Details in ROTOR 04/2003!

It can be shown in detail why the efficiency of an internal combustion engine (or any thermodynamic machine, to be more exact) goes up when the cooling gets better. That's why we tried and built kind of a thermos vessel for an X-Cell Fury Extreme 90. It was made of styrofoam (insulation) and coated with glass fibre (stabilitiy) and could be filled with about 250 mL of liquid nitrogen to cool the engine. Even though this works fine in theory, quite some problems will arise from the large temperature gradient of about +135 °C (275 °F) at the cylinder head and –196 °C (-321 °F) in the thermos vessel. The engine hasn't actually run with this kind of cooling so far. In other words: the whole action was an April-fool joke for the April issue of ROTOR!

Nevertheless, the pictures are nice to look at. The smoke is caused by condensing air humidity. For more details, have a look at ROTOR 04/2003, it's certainly worth the few Euros!

Wer ist Heinrich Degner?

Who is Heinrich Degner?

Wer ist "Heinrich Degner", der diesen Artikel geschrieben haben soll? Ganz einfach ein Kunstname aus: Heinrich Wagner, Rainer Deragisch und Tobias Wagner. Klang doch gut?! J Besonderer Dank gebührt Matthias Weber, der beim Laminieren des Thermogefäßes tatkräftig mitgewirkt hat.

Who is this "Heinrich Degner" guy that wrote the article? It's a fictitious name made up of three others: Heinrich Wagner, Rainer Deragisch and Tobias Wagner. Sounds realistic, doesn't it?! J Special thanks goes to Matthias Weber who helped with laminating the thermos vessel.