Kühlung

Kühlschränke und Kühlmaschinen verlangsamen die Entwicklung von Bakterien, die zum Verderben von Lebensmitteln führen, sowie von chemischen Reaktionen, die in einer normalen Atmosphäre auftreten. 1913 verwendete Escher Wyss erstmals Monochlormethan als Arbeitsstoff in einem Kühlaggregat. In den 1920er Jahren begann die Serienproduktion von Haushaltskühlgeräten mit Monochlormethan oder Schwefeldioxid als Arbeitsstoff. Die Freone wurden 1945 zum wichtigsten Arbeitsstoff in der Kältetechnik und behalten diese Bedeutung bis heute bei. Eine konstante Kühlung bei der technischen Kühlung wird erreicht, indem der Arbeitsstoff in einem geschlossenen System umgewälzt wird, in dem der Arbeitsstoff verdampft (der Arbeitsstoff hat eine niedrige Verdampfungstemperatur) und dann in kontinuierlichen Zyklen wieder kondensiert. Wenn keine Leckage auftritt, behält der Arbeitsstoff seine Eigenschaften während der gesamten Lebensdauer des Kühlaggregats und muss nicht ersetzt werden. Alles, was erforderlich ist, um den Kühleffekt aufrechtzuerhalten, ist die konstante Zufuhr von Energie oder Energie zum System und die Fähigkeit, dem System Wärme zu entziehen. Kreisprozesse in der Kältetechnik sind linkshändige Prozesse unter Nutzung von Ausgleichsenergie, die meist als mechanische Arbeit zum Prozess gebracht werden. Wir unterscheiden drei Arten solcher Prozesse. Wenn der Prozess Wärme von einer niedrigeren auf eine höhere Umgebungstemperatur überträgt, wird der Prozess als Kühlprozess bezeichnet. Wenn Wärme durch einen Kreisprozess von der Umgebung auf eine höhere Temperatur übertragen wird, wird ein solcher Prozess als Heizprozess oder Wärmepumpe bezeichnet. Die dritte Art von Linkszirkularprozessen besteht aus Prozessen, bei denen die Wärme von einer niedrigen auf eine hohe Erwärmungstemperatur (tkz) mit dem Aufwand mechanischer Arbeit übertragen wird. Heiz- und Kühlprozesse. Die zwei Grundtypen von Kühlsystemen sind Kompressionskühlung und Absorptionskühlung.
Jedes Kompressionssystem besteht aus vier Grundelementen: Einem Kompressor, der den Stoff vom Verdampfungsdruck auf den Kondensationsdruck bringt, um seine Temperatur über die Umgebungstemperatur zu erhöhen. Dies erhöht die Temperatur und den Druck des Arbeitsstoffs. Wenn die Temperatur auf den erforderlichen Wert ansteigt, wird der Wärmeaustausch mit der Umgebung aktiviert. Die Kompressoren sind in luftdichte, halbluftdichte und Freiluftkompressoren unterteilt. Der Kondensator-Heißdampf des Arbeitsstoffs aus dem Kompressor wird zunächst gekühlt, kondensiert und abgekühlt, bevor er den Kondensator verlässt. Entsprechend der Kühlmethode werden die Kondensatoren in wassergekühlte, luftgekühlte und kombinierte wasser- und luftgekühlte Kondensatoren unterteilt. Die flüssige Substanz gelangt durch die Drosselklappe vom Hochdruckbereich in den Niederdruckbereich. Dadurch dehnt sich der Arbeitsstoff aus und verdunstet gleichzeitig. Meist handelt es sich um ein Thermoexpansionsventil (TEV) oder ein Niederdruck-Schwimmerventil (VPNT). Verdampfer Wenn das Werkstück verdampft, nimmt es Wärme auf und kühlt den zu kühlenden Stoff und / oder Raum.

In dem Verdampfer ist das Werkstück in dicht angeordneten Rohren untergebracht, um so viel Wärmeaustauschfläche wie möglich zu erhalten. Je nach Betriebsart sind die Verdampfer untergetaucht und trocken.
Der Kompressor saugt den Trockendampf von Zustand 1 bei Verdampfungsdruck (Isobar) an und komprimiert ihn isentropisch in Zustand 2. Bei Zustand 2 tritt der Dampf in den Kondensator ein, in dem er durch Übertragung der Wärme zum Kühltank vollständig in Zustand 4 kondensiert, mit dem diese Flüssigkeit (gesättigte Flüssigkeit) tritt in die Expansion ein, in der es bis zu dem Punkt 5 gelöscht wird, der am Verdampfungsdruck liegt. Durch das Abführen von Wärme aus dem Kühler gelangt der gesättigte Dampf des Zustands 5 im Verdampfer bei Verdampfungsdruck in den Zustand des trockenen gesättigten Dampfes 1 und schließt so den Kreislauf.
Der Absorptionskühlprozess unterscheidet sich vom Kompressionsprozess nur dadurch, dass der mechanische Kompressor durch einen thermischen Kompressor (oder „Wärmekompressor“) ersetzt wird. Dies bedeutet, dass die Ausgleichsenergie nicht mehr als mechanische Arbeit (die in Form von Elektrizität zum Kompressionssystem gebracht wird) dient, sondern als Wärmeenergie, die bei einer höheren Temperatur als der Umgebungstemperatur in das System eingebracht wird. Der Vorteil ist, dass die Offset-Energie in der Regel eine billige Abwärme ist. Damit ein Wärmekompressor arbeitet, muss der Arbeitsstoff ein Gemisch aus zwei Stoffen sein. Ein Stoff ist ein Kältemittel, das in einem Kondensator kondensiert und in einem Verdampfer verdampft. Der andere Stoff muss in der Lage sein, den ersten Stoff zu absorbieren (aufzulösen), der als Gemisch in einem Thermokompressorkreislauf zirkuliert. Die meisten industriellen Absorptionsgeräte und Haushaltskleingeräte arbeiten mit einem Gemisch aus Ammoniak und Wasser (NH3 / H2O).
Ein im Gerät zirkulierender Arbeitsstoff hat die Funktion eines Energieträgers, der die Wärmeenergie in einem Teil des Kühlaggregats übernimmt und an einen anderen Teil weiterleitet, wo die Wärme an die Umwelt abgegeben wird. Die Eigenschaften der Arbeitsstoffe müssen so sein, dass die Wärme von der niedrigeren auf die höhere Temperatur unter den im Kühlaggregat herrschenden Bedingungen übertragen werden kann. Die Arbeitsstoffe müssen die spezifischen thermodynamischen, sicherheitstechnischen und physikalisch-chemischen Anforderungen erfüllen. Aufgrund des relativ großen Spektrums an Stoffen, die als Arbeitsstoffe in Kühlsystemen verwendet werden können, wurde eine universelle internationale Kennzeichnung eingeführt. Für jedes Kältemittelprodukt beginnt der Code mit dem Großbuchstaben R (Kältemittel), gefolgt von zwei oder drei Ziffern (z. B. Methan, CH4, R 50). Häufig verwendete Haushaltskältemittel, halogeniertes Methan und Ethanderivate, R 11, R 12 und R 22, die ansonsten äußerst chemisch stabil sind, stellen eine große Umweltgefährdung dar, wenn das Produkt aus dem System austritt. Es ist bekannt, dass diese Verbindungen die Ozonschicht zerstören. Das Montrealer Protokoll verbietet die Herstellung von Kältemitteln mit diesen Arbeitsstoffen, und bis heute sollte das Verbot vollständig umgesetzt werden.