Überhitzung und Unterkühlung

Superheating controller

Überhitzung (SH)

Die Wärmemenge, die wir dem Kältemittel nach seiner Verdampfung zuführen. Unter Berücksichtigung dieser Definition bedeutet Nacherwärmung eine Zufuhr von empfindlicher Wärme an das Kältemittel und somit eine Erhöhung der Temperatur.

Zur Berechnung müssen wir zwei Temperaturen kennen: die Ansaugtemperatur des Verdichters und die Verdampfungstemperatur bei einem bestimmten Druck.

Wenn wir den Saugdruck mit einem Manometer messen, erhalten wir die Temperatur des überhitzten Dampfes, und die Verdampfungstemperatur kann mit einem Thermometer bestimmt werden.

Sie tritt entweder im Verdampfer oder/und in der Ansaugleitung des Verdichters auf. Wenn sie im Inneren des Verdampfers stattfindet, erzeugt sie nützliche Kälte, da sie die Wärme aus dem zu kühlenden Mediums absorbiert.

Entsteht die Überhitzung in der Saugleitung, so wird die Wärme aus dem Medium aufgenommen,, in dem sich die Leitung befindet (beispielsweise Umgebungsluft).

Vorteile

  • Die Kälteleistung steigt mit der Überhitzung des Dampfes, und gleichzeitig sinkt die Kälteleistung mit der Abnahme der Dichte bei der Überhitzung. Das Ergebnis dieser beiden gegenläufigen Trends muss beobachtet werden, um festzustellen, ob die Kälteleistung eines Systems durch Überhitzung erhöht wird.
  • Die Überhitzung gewährleistet die vollständige Verdampfung des flüssigen Kältemittels, bevor es in den Verdichter gelangt.

Nachteile

  • Temperaturanstieg am Ende der Verdichtung, was zu einer Verschlechterung des Schmieröls führen kann, da seine Viskosität sinkt.
  • Eine zu hohe Überhitzung führt zu einem ineffizienten System. Bei einer zu niedrigen Überhitzung besteht die Gefahr, dass der Verdichter überflutet wird.

Unterkühlung (SC)

Die Unterkühlung ist eine weitere Methode zur Verbesserung der Effizienz des Kühlkreislaufs. Wir können die Unterkühlung als die Differenz zwischen der Kondensationstemperatur und der Temperatur am Eingang des Expansionsventils definieren. So ist beispielsweise der transkritische Verflüssigungssatz iCOOLTM 15 CO2 mit einem Unterkühler ausgestattet.

Durch die Unterkühlung sinkt die Temperatur am Eingang des Expansionsventils, was bei der Ausdehnung des Kältemittels zu einer Verringerung der Verdampfungsmenge führt, da es mehr latente Wärme aufnehmen kann.

Zur Messung der Unterkühlung werden die Temperatur des Kältemittels am Einlass des Expansionsventils und der Druck auf der Druckseite des Verdichters gemessen. Mit diesem Druck kann die Kondensationstemperatur bestimmt werden, vorausgesetzt, es gibt keine Druckverluste in der Druckleitung.

Eine Erhöhung der Unterkühlung bedeutet eine Erhöhung der Kühlleistung der Kälteanlage aufgrund der Erhöhung der Kühlleistung des Kältemittels, das durch den Verdampfer fließt (erhöhte Enthalpiedifferenz).

Als allgemeine Regel gilt, dass pro 2 Grad Unterkühlung der Flüssigkeit eine Steigerung der Kühlleistung um 1 % erreicht werden kann. Aufgrund dieser Eigenschaft wurden die Konstruktionen der Kondensatoren geändert, um eine Unterkühlung der Flüssigkeit zu erreichen.

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