Kälte
Betriebstechnik 2
Betriebstechnik 2
Welche Käteträger gibt es? (5)
- Fabrikwasser
- Solen (Kältemittel das tiefer als 0° gekühlt werden kann)
- Luft
- Eis
- Trockeneis
Nennen Sie Vor- und Nachteile von Kältemitteln
Vorteile
- Halogenkohlenwasserstoffe sind:
- Ungiftig
- Nicht brennbar
- Kohlenstoffdioxid:
- Umwltverträglicher
- Hohe Systemdrücke
- niedrige kritische Temperatur
Nachteile
Halogenkohlenwasserstoffe sind:
- Ozonabbauend (FCKW) oder Treibhauspotenzial (FKW)
- Nichthalogenierte Kohlenwasserstoffe z.B. Butan, Propan sind:
- brennbar
Wasser:
- Nur bis 0°C einsetzbar
Beschreiben Sie den Unterschied zwischen Kälte- und Kühlmittel.
Kühlmittel
- Transportiert entlang Wärmegradienten (Ein Kühlmittel kann Wärme nur dann vom Gegenstand abtransportieren, wenn die Umgebung kälter ist als dieser).
Kältemittel
- Transportiert entgegen Wärmegradienten durch Verdampfung (es kann die Wärme auch dann vom zu kühlenden Gegenstand wegtransportieren, wenn die Temperatur der Umgebung höher ist als die des Gegenstandes, der gekühlt werden soll).
- natürliche
- Wasser
- Ammoniak
- Kohlenstoffdioxid
- Andere
- Kohlenwasserstoffe (ua. FCKW)
Kältemittel: Sicherheitsgruppen, L-Gruppen, Aufstellungsbereiche
MUSSEN WIR NICHT AUSWENDIG KÖNNEN NUR WISSEN UM WAS ES GEHT!
Welche Kälte erzeugenden Geräte gibt es?
- Kompressionskälteanlage
- Absorberkühlung
- Dampfstrahlkälteanlage
- Peltier-Element
Eigenschaften von Kältemittel
- niedrige Viskosität
- nicht brennbar oder explosiv
- kein Ozonabbaupotential
- kein Treibhauseffekt
- nicht giftig
- nicht geruchlos
- nicht korrosiv
- sollten mit dem Schmiermittel kompatibel sein
- kein Temperaturglide
- grosse spezifische Verdampfungsenthalpie
- Kleines spez. Volumen
- hohe volumetrische Kälteleistung
- grosser Wärmeübergangskoeffizient
- hohe Wärmeleitfähigkeit
- hohe kritische Temperatur
Wie funktioniert eine Kältekompresionsanlage?
Die Kältekompresionsanlage ist eine Kältemaschine, die den physikalischen Effekt der Verdampfungswärme bei Wechsel des Aggregatzustandes von flüssig zu gasförmig nutzt. Wird sehr häufig bei Kühlschränken benutzt.
Ein Kältemittel, das in einem geschlossenen Kreislauf bewegt wird, erfährt nacheinander verschiedene Aggregatzustandsänderungen. Das gasförmige Kältemittel wird zunächst durch einen Kopressor komprimiert (verdichtet). Im folgenden Wärmeübertrager (Verflüssiger) kondensiert (verflüssigt) es unter Wärmeabgabe. Anschließend wird das flüssige Kältemittel aufgrund der Druckänderung über eine Drossel, zum Beispiel ein Expansionsventil oder ein Kapillarrohr, entspannt. Im nachgeschalteten zweiten Wärmeübertrager (Verdampfer) verdampft das Kältemittel unter Wärmeaufnahme bei niedriger Temperatur (Siedekühlung). Der Kreislauf kann nun von vorne beginnen. Der Prozess muss von außen durch Zufuhr von mechanischer Arbeit (Antriebsleistung) über den Kompressor in Gang gehalten werden.
Schema einer einfachen Kopressionskälteanlage
Zeichnung eines Entspannungsventils. Nur eine grobe Zeichung.
Wie funktioniert eine Dampfstrahlkälteanlage?
Bei diesem Prozess wird Wasser, im einfachsten Fall der Kaltwasserkreislauf selbst, als Kältemittel und Wasserdampf als Antriebsenergie verwendet. Durch die Treibdampfdüsen wird im Verdampfer (V) ein Unterdruck erzeugt , dieser bringt das Wasser zum Verdampfen und kühlt dadurch das Reservoir. Das Wasser kann nun im Kaltwasserkreis (KP, W) den Kälteverbraucher kühlen. Das warme in den Verdampfer zurückgeleitete Wasser wird zerstäubt, um einen effektiven Wärme- und Stoffübergang zu erreichen. Der Treibdampfstrahl wird in den Kondensator (C) eingeleitet. Dort wird die Temperatur durch den Kühlreislauf über den Kühlturm (KT) herabgesetzt. Danach wird das Wasser zum Dampferzeuger zurück geleitet und wiederverwendet. An den Verflüssiger muss eine Vakuumpumpe, angeschlossen werden, um die eindringenden Inertgase abzuführen. Anwendung finden die Dampfstrahlkälteanlagen dort, wo überflüssiger Dampf vorhanden ist, v.a. aber in der industriellen Verfahrenstechnik.
Wie funktioniert ein Peltier-Element? (Termoelektrischer Prozess)
Der thermoelektrische Kälteprozess basiert auf dem Peltiereffekt: Fliesst durch die Verbindungsstelle zweier verschiedener Metalle ein Gleichstrom, so tritt je nach Stromrichtung an dieser Verbindungsstelle eine Abkühlung oder Erwärmung ein. Heute verbindet man Halbleiterelemente durch Kupferbrücken zu sogenannten Peltierelementen, die durch Parallelschaltung zu Blöcken mit einer kalten und einer warmen Seite kombiniert werden. Ein Teil der auf der Warmseite anfallenden Wärme wird der Umwelt auf der Kaltseite entzogen, während der übrige Teil durch die Stromwärmeverluste entsteht.
Wesentliche Vorteile sind z.B. das Fehlen von bewegten Teilen und von Flüssigkeiten, geräuscharmen Betrieb, stufenlose Leistungsregelung sowie einfache Umschaltung von Heizen auf Kühlen durch Umpolung der Stromrichtung. Der praktische Einsatz solcher Peltierelemente beschränkt sich bis heute allerdings auf den Kleinleistungsbereich z.B. für Labor-Kühlgeräte und ähnliches.
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Flashcards
Welche Käteträger gibt es? (5)
- Fabrikwasser
- Solen (Kältemittel das tiefer als 0° gekühlt werden kann)
- Luft
- Eis
- Trockeneis
Nennen Sie Vor- und Nachteile von Kältemitteln
Vorteile
- Halogenkohlenwasserstoffe sind:
- Ungiftig
- Nicht brennbar
- Kohlenstoffdioxid:
- Umwltverträglicher
- Hohe Systemdrücke
- niedrige kritische Temperatur
Nachteile
Halogenkohlenwasserstoffe sind:
- Ozonabbauend (FCKW) oder Treibhauspotenzial (FKW)
- Nichthalogenierte Kohlenwasserstoffe z.B. Butan, Propan sind:
- brennbar
Wasser:
- Nur bis 0°C einsetzbar
Beschreiben Sie den Unterschied zwischen Kälte- und Kühlmittel.
Kühlmittel
- Transportiert entlang Wärmegradienten (Ein Kühlmittel kann Wärme nur dann vom Gegenstand abtransportieren, wenn die Umgebung kälter ist als dieser).
Kältemittel
- Transportiert entgegen Wärmegradienten durch Verdampfung (es kann die Wärme auch dann vom zu kühlenden Gegenstand wegtransportieren, wenn die Temperatur der Umgebung höher ist als die des Gegenstandes, der gekühlt werden soll).
- natürliche
- Wasser
- Ammoniak
- Kohlenstoffdioxid
- Andere
- Kohlenwasserstoffe (ua. FCKW)
Kältemittel: Sicherheitsgruppen, L-Gruppen, Aufstellungsbereiche
MUSSEN WIR NICHT AUSWENDIG KÖNNEN NUR WISSEN UM WAS ES GEHT!
Welche Kälte erzeugenden Geräte gibt es?
- Kompressionskälteanlage
- Absorberkühlung
- Dampfstrahlkälteanlage
- Peltier-Element
Eigenschaften von Kältemittel
- niedrige Viskosität
- nicht brennbar oder explosiv
- kein Ozonabbaupotential
- kein Treibhauseffekt
- nicht giftig
- nicht geruchlos
- nicht korrosiv
- sollten mit dem Schmiermittel kompatibel sein
- kein Temperaturglide
- grosse spezifische Verdampfungsenthalpie
- Kleines spez. Volumen
- hohe volumetrische Kälteleistung
- grosser Wärmeübergangskoeffizient
- hohe Wärmeleitfähigkeit
- hohe kritische Temperatur
Wie funktioniert eine Kältekompresionsanlage?
Die Kältekompresionsanlage ist eine Kältemaschine, die den physikalischen Effekt der Verdampfungswärme bei Wechsel des Aggregatzustandes von flüssig zu gasförmig nutzt. Wird sehr häufig bei Kühlschränken benutzt.
Ein Kältemittel, das in einem geschlossenen Kreislauf bewegt wird, erfährt nacheinander verschiedene Aggregatzustandsänderungen. Das gasförmige Kältemittel wird zunächst durch einen Kopressor komprimiert (verdichtet). Im folgenden Wärmeübertrager (Verflüssiger) kondensiert (verflüssigt) es unter Wärmeabgabe. Anschließend wird das flüssige Kältemittel aufgrund der Druckänderung über eine Drossel, zum Beispiel ein Expansionsventil oder ein Kapillarrohr, entspannt. Im nachgeschalteten zweiten Wärmeübertrager (Verdampfer) verdampft das Kältemittel unter Wärmeaufnahme bei niedriger Temperatur (Siedekühlung). Der Kreislauf kann nun von vorne beginnen. Der Prozess muss von außen durch Zufuhr von mechanischer Arbeit (Antriebsleistung) über den Kompressor in Gang gehalten werden.
Schema einer einfachen Kopressionskälteanlage
Zeichnung eines Entspannungsventils. Nur eine grobe Zeichung.
Wie funktioniert eine Dampfstrahlkälteanlage?
Bei diesem Prozess wird Wasser, im einfachsten Fall der Kaltwasserkreislauf selbst, als Kältemittel und Wasserdampf als Antriebsenergie verwendet. Durch die Treibdampfdüsen wird im Verdampfer (V) ein Unterdruck erzeugt , dieser bringt das Wasser zum Verdampfen und kühlt dadurch das Reservoir. Das Wasser kann nun im Kaltwasserkreis (KP, W) den Kälteverbraucher kühlen. Das warme in den Verdampfer zurückgeleitete Wasser wird zerstäubt, um einen effektiven Wärme- und Stoffübergang zu erreichen. Der Treibdampfstrahl wird in den Kondensator (C) eingeleitet. Dort wird die Temperatur durch den Kühlreislauf über den Kühlturm (KT) herabgesetzt. Danach wird das Wasser zum Dampferzeuger zurück geleitet und wiederverwendet. An den Verflüssiger muss eine Vakuumpumpe, angeschlossen werden, um die eindringenden Inertgase abzuführen. Anwendung finden die Dampfstrahlkälteanlagen dort, wo überflüssiger Dampf vorhanden ist, v.a. aber in der industriellen Verfahrenstechnik.
Wie funktioniert ein Peltier-Element? (Termoelektrischer Prozess)
Der thermoelektrische Kälteprozess basiert auf dem Peltiereffekt: Fliesst durch die Verbindungsstelle zweier verschiedener Metalle ein Gleichstrom, so tritt je nach Stromrichtung an dieser Verbindungsstelle eine Abkühlung oder Erwärmung ein. Heute verbindet man Halbleiterelemente durch Kupferbrücken zu sogenannten Peltierelementen, die durch Parallelschaltung zu Blöcken mit einer kalten und einer warmen Seite kombiniert werden. Ein Teil der auf der Warmseite anfallenden Wärme wird der Umwelt auf der Kaltseite entzogen, während der übrige Teil durch die Stromwärmeverluste entsteht.
Wesentliche Vorteile sind z.B. das Fehlen von bewegten Teilen und von Flüssigkeiten, geräuscharmen Betrieb, stufenlose Leistungsregelung sowie einfache Umschaltung von Heizen auf Kühlen durch Umpolung der Stromrichtung. Der praktische Einsatz solcher Peltierelemente beschränkt sich bis heute allerdings auf den Kleinleistungsbereich z.B. für Labor-Kühlgeräte und ähnliches.
