Kompressionskälteanlage - Institut für Thermodynamik und

UNIVERSITÄT STUTTGART
INSTITUT FÜR THERMODYNAMIK UND WÄRMETECHNIK
Apl. Prof. Dr.-Ing. Klaus Spindler
PRAKTIKUM
Funktion und Betriebsverhalten einer
Kompressionskälteanlage
Eine Kälteanlage mit Verdichter ist die häufigste Bauform einer Kältemaschine.
Der Kältemittelkreislauf besteht aus vollhermetischem Verdichter, Verflüssiger, Verdampfer und Expansionselement. Verdampfer und Verflüssiger sind als RippenrohrWärmeübertrager ausgeführt. Die Rohre beider Wärmeübertrager sind teilweise
transparent, um den Prozess des Phasenübergangs beim Verdampfen und Kondensieren beobachten zu können. Drei unterschiedlich lange Kapillarröhrchen und ein
thermostatisches Expansionsventil können als Expansionselement eingesetzt werden.
Der Versuchsstand ist mit einem Sammler für Kältemittel ausgerüstet. Mit dem
Sammler kann die Unterfüllung oder Überfüllung des Systems mit Kältemittel untersucht 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 Weiterverarbeitung 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
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Prozessschema
Filtertrockner
Anzeigen- und Bedienfeld
Sammler für Kältemittel
Verdampfer
Expansionsventil
Verflüssiger
Schwebekörperdurchflussmesser für Kältemittel
Kapillarröhrchen verschiedener Länge
Manometer
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. Außerdem 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
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Kältemittelkreislauf kennenlernen
Funktion und Betriebsverhalten einzelner Komponenten
Überblick über Kältemittel
Betrieb mit Expansionsventil oder mit Kapillarröhrchen unterschiedlicher Längen 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.