Grundlagen der Kompressorkühlung

Sie müssen die folgenden drei physikalischen Grundprinzipien kennen, um verstehen zu können, wie eine Kompressorkühlung funktioniert:

Bei Kompression eines Gases steigt dessen Temperatur an, bei einer Ausdehnung hingegen sinkt die Temperatur. Dies ist einer der Aspekte des ersten Hauptsatzes der Thermodynamik.

Die Temperatur reiner Flüssigkeit bleibt beim Kochen oder Kondensieren konstant. Wenn Sie die Temperatur kochenden Wassers messen, beträgt diese konstant 212 °F oder 100 °C, solange Flüssigkeit vorhanden ist. Bei einer Kondensation von Gasen bleibt die Systemtemperatur solange konstant, bis das gesamte Gas flüssig geworden ist.

Beim Phasenwechsel von Flüssigkeit ist eine enorme Menge Energie erforderlich. Es wird mehr Energie benötigt, um eine bestimmte Menge Wasser vollständig zum Kochen zu bringen, als dieselbe Menge Wasser von 32 °F auf 211 °F zu erhitzen. Somit kann während eines Phasenwechsels eine beträchtliche Menge Energie gespeichert und anschließend freigegeben werden.

Bei dem Kühlkreislauf handelt es sich um einen fortlaufenden Prozess. Das Kühlmittel wird vom Kompressor in den Kondensator, durch ein Messgerät und in einen Verdampfer geleitet. Anschließend beginnt der Kreislauf von vorn (siehe Abbildung 1).

Der Kompressor erhält vom Verdampfer Gas mit einem niedrigen Druck und verwandelt es durch Kompression in Gas mit einem hohen Druck, wie der Begriff bereits andeutet. Durch Kompression des Gases steigt die Temperatur.

Das erhitzte Kühlmittelgas strömt anschließend in den Kondensator. Der Kondensator ist ein Wärmetauscher, der ein kühleres Mittel – üblicherweise Umgebungsluft – nutzt, um das Kühlmittel zu kühlen. Das Kühlmittel wird, während es durch den Wärmetauscher fließt, in eine heiße Flüssigkeit umgewandelt. Das flüssige Kühlmittel verlässt den Kondensator und fließt in das Messgerät des Systems.

Bei dem Messgerät, das für einen Druckabfall sorgt, kann es sich um ein Expansionsventil oder ein Kapillarrohr handeln. Wie bereits erwähnt, sinken die Temperatur und der Siedepunkt von Flüssigkeiten mit abnehmendem Druck. Ein bestimmter Anteil des flüssigen Kühlmittels verdampft und die Temperatur des Flüssigkeit-Gas-Gemisches sinkt. Das kühle Kühlmittel gelangt anschließend in den Verdampfer.

Bei dem Verdampfer handelt es sich um einen weiteren Wärmetauscher, der es der Wärme ermöglicht, sich zwischen der Wärmequelle und dem Kühlmittel zu bewegen. Bei einem Kühler handelt es sich bei der Wärmequelle um eine Kühlflüssigkeit, die in Ihre Geräte fließt. Das Kühlmittel tritt als Gas-Flüssigkeit-Gemisch mit einer niedrigen Temperatur in den Verdampfer ein. Die Temperatur der Wärmequelle liegt bewusst immer über dem Siedepunkt des Kühlmittels. Im Verdampfer verdampft das Kühlmittel, indem es Wärme von der Wärmequelle absorbiert. Bei der Verdampfung des Kühlmittels bleibt dessen Temperatur konstant. Anschließend tritt das Kühlmittel in Gasform aus dem Verdampfer aus und tritt erneut in den Kompressor ein, und der Kreislauf beginnt von vorn.