Kühlkreislaufdiagramm erklärt

Die thermodynamischen Prozesse im Kältekreislauf sind komplex. Die Berechnung anhand von Formeln und Tabellen erfordert aufgrund der drei unterschiedlichen Zustände des Kältemittels flüssig, siedend und gasförmig einen erheblichen Aufwand. Aus Vereinfachungsgründen wurde daher das log ph-Diagramm eingeführt.

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1 Kühlkreislaufkonzept

2 Protokoll ph Diagramm

3 Spezifische Energiemengen

4 Begrenzung der Isobaren

5 Komprimierungsprozess

6 Isenthalpische Expansion

7 Geben Sie die spezifischen Enthalpiewerte an

Kühlkreislaufkonzept

Allgemein zeigt ein log-ph-Diagramm den Aggregatzustand eines Stoffes in Abhängigkeit von Druck und Wärme. Für die Kältetechnik wird das Diagramm auf die relevanten Bereiche reduziert Flüssigkeit und gasförmig sowie ihre gemischte Form.

Das log ph-Diagramm zeigt die thermodynamischen Zustandsgrößen in der jeweiligen Phase

Die vertikale Achse zeigt den logarithmischen Druck und die horizontale Achse die spezifische Zenthalpie mit linearer Skalierung. Dementsprechend sind die Isobaren horizontal und die Isoenthalpen vertikal. Die logarithmische Skalierung ermöglicht die Darstellung von Prozessen mit großen Druckdifferenzen.

Am kritischen Punkt treffen sich die Sattdampfkurve und die Siedepunktkurve K..

• Druck p
• spezifische Enthalpie h
• Temperatur T.
• bestimmtes Volumen v
• spezifische Entropie s
• Gasgehalt x

Protokoll ph Diagramm

Die Besonderheit des Kältekreislaufs besteht darin, dass er im Gegenuhrzeigersinn verläuft, also entgegengesetzt zum Joule- oder Dampfkreislauf. Eine Zustandsänderung tritt ein, wenn das Kältemittel durch eine der vier Hauptkomponenten der Kälteanlage strömt. Der eigentliche Kältekreislauf besteht aus folgenden Zustandsänderungen:

Grün = Kompressor
Rot = Kondensator
Gelb = Expansionsventil
Blau = Verdampfer

1 - 2 polytrope Verdichtung auf den Verflüssigungsdruck (zum Vergleich 1 – 2' isentrope Verdichtung)
2 - 2 '' isobare Kühlung, Enthitzung des überhitzten Dampfes
2 '' - 3 ' isobare Kondensation
3 '- 3 isobare Abkühlung, Unterkühlung der Flüssigkeit
3 - 4 isenthalpische Expansion zum Verdampfungsdruck
4 - 1 ' isobare Verdunstung
1 '- 1 isobare Erwärmung, Überhitzung des Dampfes

Spezifische Energiemengen

Die bestimmte Energiemengen die absorbiert und abgegeben werden können, um die Zustandspunkte zu erreichen, sind im log ph-Diagramm als Linien markiert. Die spezifische Enthalpie h können für jeden einzelnen Zustandspunkt direkt aus dem log ph-Diagramm abgelesen werden.

Ist der Massenstrom des Kältemittels bekannt, wird der zugehörige Wärmeleistung kann über die spezifische Enthalpie im jeweiligen Zustandspunkt berechnet werden.

die Linie h1 - h4 = q₀ entspricht der Abkühlung und ergibt durch Multiplikation mit dem Massenstrom die Kälteleistung.
die Linie h2 - h1 = p_v entspricht der technischen Arbeit des Kompressors, die tatsächlich auf das Kältemittel übertragen wird.
die Linie h2 - h3 = q_c entspricht der abgegebenen Wärme und ergibt durch Multiplikation mit dem Massenstrom die Kondensatorleistung. Es ist die Abwärme einer Kälteanlage.

Begrenzung der Isobaren

p₁ Verdunstungsdruck
p₂ kondensierender Druck

Komprimierungsprozess

Identifizieren des Schnittpunkts der Isobaren p₁ mit der Temperatur am Verdichtereintritt T₁ gibt den Zustandspunkt 1 an.
Identifizieren des Schnittpunkts der Isobaren p₂ mit der Temperatur am Kondensatoreintritt T₂ gibt den Zustandspunkt 2 an.
der Zusammenhang zwischen den beiden Zustandspunkten 1 und 2 beschreibt den Kompressionsvorgang

Isenthalpische Expansion

Identifizieren des Schnittpunkts der Isobaren p₂ mit der Temperatur T.₃ am Kondensatoraustritt ergibt den Zustandspunkt 3.

Die Expansion ist ein isenthalpischer Prozess. Daher kann der zuvor markierte Schnittpunkt mit den Isobaren p verbunden werden₁ durch eine senkrechte Linie. Daraus ergibt sich der letzte Zustandspunkt 4 mit der Verdampfungstemperatur T₄

Geben Sie die spezifischen Enthalpiewerte an

Bei der Berechnung von Betriebszuständen einer Kälteanlage ist es notwendig, die spezifischen Enthalpien der einzelnen Zustandsänderungen zu bestimmen. Das Verfahren ist wie folgt: