P R A K T I K U M

Funktion und Betriebsverhalten einer Kompressionskälteanlage

UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR THERMODYNAMIK UND WÄRMETECHNIK Apl. Prof. Dr.-Ing. Klaus Spindler

Eine Kälteanlage mit Verdichter ist die häufigste Bauform einer Kältemaschine. Der Kältemittelkreislauf besteht aus vollhermetischem Verdichter, Verflüssiger, Ver-dampfer und Expansionselement. Verdampfer und Verflüssiger sind als Rippenrohr-Wärmeübertrager ausgeführt. Die Rohre beider Wärmeübertrager sind teilweise transparent, um den Prozess des Phasenübergangs beim Verdampfen und Konden-sieren beobachten zu können. Drei unterschiedlich lange Kapillarröhrchen und ein thermostatisches Expansionsventil können als Expansionselement eingesetzt wer-den. Der Versuchsstand ist mit einem Sammler für Kältemittel ausgerüstet. Mit dem Sammler kann die Unterfüllung oder Überfüllung des Systems mit Kältemittel unter-sucht werden. Der Durchfluss des Kältemittels wird an einem Volumenstrommesser abgelesen. Temperatur und Druck im Kältemittelkreis sowie die elektrische Leistungsaufnahme des Verdichters werden mit Aufnehmern erfasst, digital angezeigt und zur Weiterver-arbeitung an einen Computer übertragen. Parameteränderungen des Kältekreislaufs sind im Prozessverlauf im log(p),h-Diagramm zu sehen. Zur Messdatenerfassung wird LabVIEW eingesetzt.

Bild 1: Schematischer Aufbau der Kälteanlage

1 Prozessschema 2 Filtertrockner 3 Anzeigen- und Bedienfeld 4 Sammler für Kältemittel 5 Verdampfer 6 Expansionsventil 7 Verflüssiger 8 Schwebekörperdurchflussmesser für Kältemittel 9 Kapillarröhrchen verschiedener Länge 10 Manometer 11 Druckschalter für Verdichter (Verdichter nicht sichtbar)

Bild 2: Anlagenschema der Kompressionskälteanlage Verdichter vollhermetischer Hubkolbenverdichter, Kältemittel R134a Leistungsaufnahme: 213W bei 7,2°/32°C Kälteleistung: 372W bei 7,2/32°C Betriebsdruck: Druckseite 8 bis 12 bar Der Verdichter besitzt einen Überlastschutz, der bei einer Überhitzung auslöst. Au-ßerdem sind zwei Druckwächter (Pressostaten) vorhanden. Diese schalten den Kompressor bei zu hohem Druck auf der Druckseite und zu niedrigem Druck auf der Saugseite ab. Verflüssiger und Verdampfer mit je einem Lüfter Rippenrohr-Wärmeübertrager max. Luftmenge: je 300m³/h transparente Rohre zur Beobachtung von Phasenübergängen des Kältemittels Expansionselemente Länge der Kapillarröhrchen: 0,5 m, 1 m, 2 m Thermostatisches Expansionsventil Volumen des Kältemittelsammlers: 1,5 Liter Messbereiche Druck: -1 bis 9 bar (Saugseite), -1 bis 24 bar (Druckseite) Temperatur: 4x -40 bis 150 °C Durchfluss: 1,5 bis 23,5 l/h elektrische Leistungsaufnahme: 0 bis 1000 W Gesamte Kältemittelfüllmenge: 2000 g

Bild 3: Screenshot des Kältekreislaufes aus LabVIEW Lerninhalte/Übungen Kältemittelkreislauf kennenlernen Funktion und Betriebsverhalten einzelner Komponenten Überblick über Kältemittel Betrieb mit Expansionsventil oder mit Kapillarröhrchen unterschiedlicher Län-

gen vergleichen Darstellung des thermodynamischer Kreisprozesses im log(p),h-Diagramm aus log(p),h-Diagramm und im Vergleich mit den Messwerten:

- Kälteleistung der Anlage ermitteln - Leistungszahl der Anlage ermitteln - Wirkungsgrad ermitteln

Für die Berechnungen während des Praktikums wird ein Taschenrechner benötigt.