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1ESSE - Wilhelm Nießen Dezember 2002
COLD
Basic Training Course II
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Temperatur
Was versteht man unter dem Begriff
„Kälte“
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3ESSE - Wilhelm Nießen Dezember 2002
Temperatur
Technisch physikalisch gibt es das Wort „Kälte“ nicht. „Kälte“ heißt: weniger warm„kühlen“ heißt: Wärme entziehendie Temperaturempfindung unserer Haut ist ungenauder Zustand eines Körpers wird durch seine Temperatur ausgedrückt-273°C = absoluter Nullpunkt = keine Wärme mehr vorhanden
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Temperatur
Zur Darstellung der Temperatur gibt es verschiedene Systeme
Celsius °C 0°C = 273°KFahrenheit °FKelvin °K 0°K = -273°C
Umrechnung von °C in °F oder °K°F = 1.8 * °C + 32°K = °C + 273
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Temperatur
Temperaturen werden in der Regel in ° Celsius angegeben. z.B. die Raumtemperatur beträgt 20°CTemperaturdifferenzen sind in °Kelvin anzugebenz.B. Einschalten bei 20°C
Ausschalten bei 45°CDifferenz beträgt 25K
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Druck
Was versteht man unter dem Begriff
„Druck“
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Druck
Definition
p = F / A
p = Druck in Pascal PaF = Kraft in Newton NA = Fläche in Quadratmeter m²
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Druck
der normale Atmosphärendruck liegt bei circa 100 000 Pa = 1000 mbar = 1barder Luftdruck in der Atmosphäre wird in Pascal bzw. auch in hekto Pascal angegeben.im technischen Bereich erfolgt die Angabe des Druckes in barAlle Manometer zeigen den Über- bzw. Unterdruck gegenüber dem atmosphärischen Luftdruck an
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Umrechnung
Pa (N/m²) Pascal bar
at (kgf/cm²) technical
atmosphere
atm physical
atmospherekgf/m² Torr psi
(lbs/sq.in.)
Pa (N/m²) Pascal 1 10-5 0,102 x 10-4 0,987 x 10-5 0,102 0,0075 1,45 x 10-4
bar 100 000 1 1,02 0,987 10 200 750 14,49
at (kgf/cm²)technical
atmosphere98 100 0,981 1 0,968 10 000 736 14,22
atm physical
atmosphere101 325 1,013 1,033 1 10 330 760 14.69
kgf/m² 9,81 9,81 x 10-5 10-4 0,968 x 10-4 1 0,0736 1,42 x 10-3
Torr 133 0,00133 0,00136 0,00132 13,6 1 0.019
psi(lbs/sq.in.) 6897 6,89 x 10-2 7,03 x 10-2 6,80 x 10-2 703,07 51,733 1
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Druck
In der Kältetechnik werden zwei unterschiedliche Manometer benutzt
Saug- Druckmanometer: Zeigt den Unter- bzw. ÜberdruckVakuummeter: Zeigt den Absolutdruck
Saug- Druckmanometer Vakuummeter
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Temperatur und Druck
Temperatur und Druck stehen in enger Beziehung zueinander
hohe Temperatur = hoher Druckniedrige Temperatur = niedriger Druck
Beispiel:höherer Druck = höherer Siedepunkt
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12ESSE - Wilhelm Nießen Dezember 2002
Temperatur und Druck
Temperatur und Druck stehen in enger Beziehung zueinander
weiteres Beispiel:niedrigerer Luftdruck = niedrigerer Siedepunkt
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Temperatur und Druck
Temperatur und Druck stehen in enger Beziehung zueinander
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14ESSE - Wilhelm Nießen Dezember 2002
Kühlen und Gefrieren
MerksätzeKühlen oder Gefrieren ist gleich einem Stoff die Wärme zu entziehendie Wärme von einem Ort zu einem anderen Ort zu transportierenz.B. aus dem Kühlschrank von innen nach draußender Wärmetransport erfolgt über das KältemittelWärmefluß erfolgt nur von einem hohen Niveau zu einem niedrigerem Niveau
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15ESSE - Wilhelm Nießen Dezember 2002
Wärmetransport
Wärme
Heat
Wärme
Heat
Wärme
Heat
Wärme die im Kühlgerät stört wird nach draußen transportiert. Der Wärmetransport erfolgt mit Hilfe des Kältemittels.
VerdampfungsenthalpieKJ / Kg Kältemittel
wobei diese wiederum mit der Kälteleistung des Kompressors zusammenhängt.
Die Kühlleistung ist u.a. von der um-laufenden Kältemittelmasse abhängig
kühlen = weniger Wärme
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Siedepunkte bei Atmosphärendruck
Wasser 100°CAlkohol 78°CÄther 35°CKältemittel R12 -30°C
R22 -40°CR134a -26°CR600a -12°C
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17ESSE - Wilhelm Nießen Dezember 2002
Verdampfen
Beim Verdampfen d. h. bei Änderung des Aggregatzustandes eines Stoffes von flüssig in
gasförmig, wird Wärme aufgenommen
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18ESSE - Wilhelm Nießen Dezember 2002
Verflüssigen
Beim Verflüssigen d. h. bei Änderung des Aggregatzustandes eines Stoffes von gasförmig
in flüssig, wird Wärme abgegeben
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19ESSE - Wilhelm Nießen Dezember 2002
Kältekreislauf
Der Kältekreislauf besteht aus:
1. Kompressor
2. Verdampfer
3. Verflüssiger
4. Drosselorgan (Kapillarrohr)
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20ESSE - Wilhelm Nießen Dezember 2002
Kältekreislauf
Verdampfer
Kompressor
Q
P
Kapillarrohr
Verflüssiger
TrocknerQ
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21ESSE - Wilhelm Nießen Dezember 2002
KältemittelWasser ist als Kältemittel nicht geignet.Der Siedepunkt liegt mit 100°C viel zu hoch.
Kältemittel für Haushalts Kühl- und Gefriergeräte haben einen niedrigen Siedepunkt (ca. -20°C)
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22ESSE - Wilhelm Nießen Dezember 2002
Kältemittel
R12R12 war viele Jahrzehnte das Standard Kältemittel im Haushaltsbereich. Es hat ein sogenanntes Ozon Abbaupotential undeinen Treibhauseffekt.
Name dichlor-difluor-methane
Chemische Formel C Cl2 F2
Molekulargewicht 120,92 g/mol
Siedepunkt bei (1013 hPa) -29,8°C
spezifische Enthalpie bei Spkt. 166KJ/Kg
relativ OPD zu R11 5,5%
relativ HGWP zu R11 34% 4300% zu Kohlendioxid
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23ESSE - Wilhelm Nießen Dezember 2002
Kältemittel
R134aDie physikalischen und thermodynamischen Eigenschaften von R134a sind den Eigenschaften von R12 ähnlich. R134a hat kein Ozon Abbaupotential allerdings ist noch ei Treibhaus Potential vorhanden. R134 dient als Ersatz für R12.
Name 1,1,1,2-tetrafluorthaneChemische Formel F H2 C C F3
Molekulargewicht 102 g/mol
Siedepunkt bei (1013 hPa) - 26,3 oC
spezifische Enthalpie bei Spkt. 215KJ/Kg
relativ OPD zu R11 0%
relativ HGWP zu R11 10% 3200% zu Kohlendioxid
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24ESSE - Wilhelm Nießen Dezember 2002
KältemittelR600a (Isobutan)
R600 ist ein Naturgas und hat kein Ozon Abbaupotential und auch keinen Treibhaus Effekt. R600a ist brennbar. Sicherheitshinweise beachten!
Name 2-methylpropane (Isobutane)
Chemische Formel CH(CH3)3 (i-C4H10)
Molekulargewicht 58,123 g/mol
Siedepunkt bei (1013 hPa) - 11,61 o C
spezifische Enthalpie bei Spkt. 367KJ/Kg
relativ OPD zu R11 0%
relativ HGWP zu R11 0%
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25ESSE - Wilhelm Nießen Dezember 2002
KältemittelvergleichKältemittel
Siedepunkt
Verfl. Druck 55°C Pabs
Enthalpie bei Sdp.
Verd. Enth. 20/-25°C
Dichte des Dampfes -25°C
Verd. Druck -25°C Pabs
Vol. des Dampfes -25°C
R12
- 30 °C
13,72 bar
166 KJ/Kg
122 KJ/Kg
7,69 Kg/m³
1,24 bar
130 dm³/Kg
R134a
- 26 °C
14,91 bar
215 KJ/Kg
156 KJ/Kg
5,56 Kg/m³
1,07bar
180 dm³/Kg
R600a
- 12 °C
7,77 bar
367 KJ/Kg
274 KJ/Kg
1,67 Kg/m³
0,56bar
600 dm³/Kg
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26ESSE - Wilhelm Nießen Dezember 2002
KältemittelDampfdruck Tabelle
Temperaturet [°C]
absolute pressurepabs [bar]
R12 R22 R134a R600a
-60 0,226 0,376 0,163 0,08957-55 0,300 0,497 0,223 0,12201-50 0,392 0,646 0,299 0,16356-45 0,505 0,830 0,396 0,21604-40 0,642 1,053 0,516 0,28144-35 0,807 1,321 0,666 0,36196-30 1,000 1,640 0,848 0,45998-25 1,237 2,016 1,067 0,57807-20 1,510 2,455 1,330 0,71894-15 1,827 2,964 1,642 0,88548-10 2,193 3,550 2,008 1,0807-5 2,612 4,219 2,435 1,30770 3,089 4,980 2,929 1,56985 3,629 5,839 3,497 1,8703
10 4,238 6,803 4,146 2,212515 4,921 7,882 4,883 2,600120 5,682 9,081 5,716 3,036625 6,529 10,41 6,651 3,525430 7,465 11,88 7,698 4,070435 8,498 13,50 8,865 4,675040 9,634 15,27 10,16 5,343145 10,88 17,21 11,59 6,078450 12,24 19,33 13,17 6,884655 13,72 21,64 14,91 7,765760 15,33 24,15 16,81 8,7257
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27ESSE - Wilhelm Nießen Dezember 2002
KältemittelDampfdruck Diagramm
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
-60 -40 -20 0 20 40 60Temperature [°C]
p ab
s [b
ar]
R134a
R22
R12
R600a
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Kompressor
Arbeitsweise eines Kompressors
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29ESSE - Wilhelm Nießen Dezember 2002
Aufgabe
Im Kälte Prozess übernimmt der Kompressor die Aufgabe, die zum verdampfen und zum verflüssigen erforderlichen Druckverhältnisse
herzustellen und das für den Wärmetransport notwendige Kältemittel zu transportieren
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30ESSE - Wilhelm Nießen Dezember 2002
Einsatzgebiete
• Offene Kompressoren:für große Leistungen, Antrieb auch mit Otto- oder Dieselmotor möglich.
• Scroll Kompressoren:für kleinere Leistungen wie z.B. für Wärmepumpen, Hermetk Bauweise.
• Rollkolben Kompressor:für kleinere Leistungen wie z.B. für Klima und Kühlgeräte, Hermetik Bauweise.
• Hermetische Kompressor:für kleine Leistungen wie z.B in der Haushaltskühlung, Hubkolbenverdichter, feste oder regelbare Drehzahl.
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31ESSE - Wilhelm Nießen Dezember 2002
Einsatzgebiete
Hermetics im Hausgeräte Bereich
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Aufbau (Hermetic)
Deckel
Verdichter
Antriebsmotor
Kapsel
Anschlußbox
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33ESSE - Wilhelm Nießen Dezember 2002
Funktion (Hermetic)
Ansaugen
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34ESSE - Wilhelm Nießen Dezember 2002
Funktion (Hermetic)
Verdichten
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35ESSE - Wilhelm Nießen Dezember 2002
Funktion (Hermetic)
Verdichtetes Kältemittelgas
wird zum Verflüssiger
gepumpt
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36ESSE - Wilhelm Nießen Dezember 2002
Kältekreislauf
Das Kältemittel wird vom Kompressor angesaugt, verdichtet und in den
Verflüssiger gepumpt.Von dort gelangt es über das Drosselorgan (Kapillarrohr) in den
Verdampfer.
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37ESSE - Wilhelm Nießen Dezember 2002
Kälteleistung (W)Wärme
Heat
Wärme
Heat
Wärme
Bei Haushalts Kühl- und Gefriergeräten liegt die Kälteleistung bei ca. 50 - 250 W
62W 82W
148W
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38ESSE - Wilhelm Nießen Dezember 2002
Kälteleistung (W)
GL35AA GL45AA
GL80AA
3,67cm³ 4,56cm³
8,10cm³
62W 82W
148W
88W 100W
159W>62W >82W
>148W
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39ESSE - Wilhelm Nießen Dezember 2002
ENDEENDECOLD BASIC IICOLD BASIC II