Funktion Kaskaden-KKM?
Servus, kann mir jemand erklären, wie eine Kaskadenkühlung mit einem Kältemittel funktioniert ?
1 Antwort
Ich setze voraus, dass die einstufige Kältemaschine sowie ihr Prozess im T-s-Diagramm bekannt ist.
Hier liegt keine klassische Kaskadenschaltung vor, bei der zwei getrennt arbeitende Kältemaschinen mit jeweils getrennten Kältemittelkreisläufen und meistens unterschiedlichen Kältemitteln hintereinander geschaltet sind. Die sind dann in der Regel mit einem Wärmetauscher verbunden, wobei dieser der Kondensator für die eine und der Verdampfer für die andere Kältemaschine darstellt. Hier haben wir eine Schaltung, die ich so auch nicht kenne, bei der es offensichtlich einen gemeinsamen Kältemittelkreislauf gibt.
Entscheidend hier bei der Kaskadierung ist im T-s-Diagramm, dass die beiden Kreisprozesse aufeinander aufsetzen, sodass ein Temperaturunterschied zwischen Kaltraum und Umgebung überwunden werden kann, der mit einer einstufigen Kältemaschine nicht zu realisieren wäre.
Für die Funktion schauen wir uns das Funktionsschaubild genauer an.
Fangen wir bei Zustand 5 an. Das Kältemittel (KM) kommt aus dem Kondensator, wo es seine Kondensationswärme an die Umgebung abgegeben hat. Das KM ist nun flüssig. Nun wird es an der Drossel adiabat entspannt, wodurch die Temperatur des KM sinkt und ein Teil verdampft.
Nun wird im Gegensatz zur einstufigen Kältemaschine das KM unterschiedlich behandelt. Es wird nicht das gesamte Gemisch aus flüssiger und gasförmiger Phase in den Verdampfer geleitet, sondern in die Flashkammer (auf Deutsch Trennkammer??) geleitet. Druck und Temperatur beider Phasen sind gleich. Ab hier wird die flüssige Pahse mit dem Zustand 7 und die gasförmige Phase mit dem Zustand 3 getrennt behandelt. Das gasförmige KM im Zustand 3 wird hier abgezweigt und es wird es in der kleinen Mischkammer mit dem gasförmigen KM im Zustand 2 gemischt. Es stelllt sich dadurch die Mischungstemperatur 9 ein. Da gehts dann gan normal weiter.
Die flüssige Phase des KM im Zustand 7 wird erneut gedrosselt., wodurcn noch einmal der Druck sinkt und der Zustand 8 als Mischphase erreicht wird. Dort wird dann im Verdampfer die flüssige Ühase vollständig verdampft, wobei die dazu erforderliche Verdampfungswärme dem Kalltraum entzogen wird. Es wird der Zustand 1 erreicht und da gehts wieder normal weiter.
Zusammenfassung:
Der entscheidende Schritt findet dort statt, wo das KM im Zustand 6 nicht direkt in den Verdampfer gelnagt, sondern die flüssige und die gasförmige Phasegetrennt werden und beide Phasen getrennht voneinander weiter behandelt werden. Die gasförmige Phase wird zum Mischen verwendet, um die Temperatur des Zustandes 2 zu senken und die flüssige Phase wird in einer weiteren Kältemaschine getrennt behandelt und auf eine besonders niedrige Temperatur gebracht.
Super, ja den Teil mit der Flashchamber hab ich nicht ganz verstanden gehabt. Das war der entscheidende clue, danke!