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27. November 2017 Autor: Dr.-Ing. Manfred Stahl

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Grundlagen: So funktioniert ein Kältekreislauf

Ein Kältekreislauf ist die Grundlage für alle technischen Prozesse zur Erzeugung von Kälteleistung. Für einen Kältekreislauf werden folgende Bauteile benötigt: Ein Verdichter, ein Verdampfer, ein Verflüssiger, ein Expansionsventil, ein Kältemittel und hochreine Kupferrohre, die die Bauteile miteinander verbinden und in den sich das Kältemittel befindet.

In jedem Kühlschrank arbeitet eine kleine Kälteanlage (Abb. © Andrey Popov/Fotolia.com)In jedem Kühlschrank arbeitet eine kleine Kälteanlage (Abb. © Andrey Popov/Fotolia.com) Solche Kältekreisläufe befinden sich zum Beispiel in Wasser- und Flüssigkeitskühlsätzen, in Raumklimageräten, in Wärmepumpen und vielen weiteren Geräten. Zu diesen Themen gibt es weitere Grundlagenbeiträge in cci Wissensportal, siehe Liste am Ende des Beitrags.

Für eine möglichst einfache Beschreibung, wie ein solcher Kältekreislauf aufgebaut ist, funktioniert und arbeitet, wird nachfolgend ein Vergleich mit einem praktischen Kältekreislauf gewählt, den wir alle kennen und in unserer Wohnung haben - nämlich einem Kühlschrank. Auch dieser hat die Aufgabe, Kälte zu erzeugen - und zwar im Innern, wo wir Gemüse, Lebensmittel und Getränke kühl halten wollen.

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Artikelnummer: cci63190

Kommentare (1):

Interessanterweise habe ich meine Studierenden in der Thermo-Klausur diese Woche genau diese Abbildung als "Internet-Fundstück" (wikipedia/Wärmepumpe) diskutieren lassen unter dem Motto: "Warum ist aus thermodynamischer Sicht diese Darstellung nicht gut?". Lösung:
1) Der Prozess wird hier rechtsläufig dargestellt, thermodynamisch ist es ein linksläufiger Prozess. (Und wenn er dann linksläufig abgebildet wird, sollten auch die Komponenten passend zu log p,h-Diagramm angeordnet sein: Verdichter rechts, Verflüssiger obern, etc. -> das vereinfacht aus meiner Sicht das Lernen ungemein!)
2) Die Wärmeströme Qzu (breiter blauer Pfeil) und Qab (breiter roter Pfeil) sind hier gleich groß dargestellt. Thermodynamisch ist Qab jedoch um die aufgenommene Verdichterarbeit größer als Qzu.

Und noch ein Kommentar zum Beitrag: Wasser kann auch bei anderen Temperaturen als 100°C verdampfen, d.h. Ts=f(p). Somit ist auch die Aussage, dass der Verdichter vornehmlich die Temperatur erhöhen soll, nicht richtig. Der Verdichter muss den DRUCK erhöhen, damit bei höherer Temperatur die Wärme durch Verflüssigung abgegeben werden kann.
Volker Siegismund 16.11.2017

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