ist ein geschlossener Co2 Kühlkreislauf im Kleinstformat möglich?
Ich hab ein theoretisches Gedankenexperiment. Kann man mit zwei sehr kleinen Co2-Flaschen und einer zwischen den beiden Flaschen liegenden Kammer ein Getränk kühlen? Also man öffnet eine Flasche, das Co2 wird durch den Druckunterschied in der Kammer gasförmig und die Kammer wird kalt. Die entstandene Kälte in der Kammer kühlt die Flüssigkeit, welche sich um die Kammer herum befindet. Beim nächsten Kühlvorgang lässt man die schon geöffnete Co2-Flasche weiterhin offen und öffnet jetzt zudem die ander Flasche. Das flüssige Co2 aus der neu geöffneten Flasche wird wieder gasförmig und durch den erhöhten Druck verflüssigt sich ein gewisser Teil an Co2 in der Kammer, da nun ja die Co2 Menge aus beiden Flaschen sich in der Kammer befinden. Das verflüssigte Co2 läuft in die alte Flasche zurück bis der Druck wieder so niedrig ist, dass sich kein Co2 mehr verflüssigen kann und das Ventil bleibt geschlossen. Nun befindet sich wieder die Menge Co2 aus einer Flasche wieder in der Kammer und der Prozess kann durch das Öffnen der anderen Flasche wieder gestartet werden.
3 Antworten
Funktion Kälte Kreislauf:
Ein dünnes Kappilar lässt Flüssiges Kältemittel in den Verdampfer einspritzen.
Der Verdampfer sitzt im Kühlschrank und entzieht die Wärme im Raum und wird so am Ausgang des Verdampfer komplett Gasförmig.
Die Saugseite zieht das Gasförmige Kältemittel an und bringt diesen im Verdichter auf hohen Druck.
Das Heisse Gas gelangt in den Verflüssiger auf der Rückseite des Kühlschrank und gibt seine gebundene Wärme sowie die Wärme des Verdichter dort ab.
Nun ist das Kältemittel wieder Flüssig und wird durch einen Filtertrockner über die sogenannte Flüssigkeitsleitung wieder in das Kappilar geleitet.
/// Fazit Nummer 1 ist Kältemittel wird nicht flüssig wenn es Wärme entzieht sondern Gasförmig. Dein Raum würde zwar kurz "kalt" aber der Vorgang endet mit dem Druckausgleich zwischen Flasche und Sammler. Zum Verflüssigen ist ein hoher Druck nötig der nach Zeitpunkt der ersten Runde nichtmehr vorhanden ist.
Beim Komprimieren entsteht genauso viel Wärme, wie beim Expandieren aufgenommen wurde. Nicht nur, dass Deine Maschine nicht funktioniert da natürlich nicht dieselbe Menge an CO2 wieder verflüssigt wird (nehmen wir an, die Druckverhältnisse passen und es wird überhaupt etwas verflüssigt), es wird auch nicht kälter.
Nun ja, Du erfindest gerade den Kühlschrank. Die gängigen Geräte arbeiten zwar mit Propan oder ähnlichen Gasen, das funktioniert aber auch genauso mit CO2. Für Auto-Klimaanlagen gibt es das auch, für Wärmepumpen wurden CO2-Kreisläufe auch bereits getestet. Ich weiß nicht, was es da in Serie zu kaufen gibt. Das Problem an CO2 als Kältemittel ist, dass man deutlich höhere Drücke benötigt.
Gängige Wärmepumpen arbeiten also genauso, wie Du das beschreibst: Eine Pumpe setzt ein Gas unter Druck, bis es sich verflüssigt. Dabei erwärmt es sich stark, diese Wärme wird an die Umgebung abgegeben. Die Flüssigkeit hat nun wieder Umgebungstemperatur, und wird expandiert. Beim Verdampfen kühlt sich die Flüssigkeit/das Gas stark ab und kann Wärme aufnehmen - kühlt also die Getränke. Anschließend wird das Gas wieder komprimiert, der Prozess beginnt von vorn.
Wichtig dabei ist der Prozess nach dem Verflüssigen: die Abkühlung, Abgabe von Wärme an die Umgebung. Es muß Wärme abgegeben werden können. Nur durch komprimieren und expandieren in einem abgeschlossenen System kann man nicht kühlen. Kälte ist die Abwesenheit von Wärme. Es muß also Wärme transportiert werden.
Ok danke für die Erklärung. Entzieht Co2 der Umgebung denn mehr Wärme beim Aggregatszustand als Propan? Weil ein Kühlschrank ist ja für eine Permanente Kühlung ausgelegt. In meinem Gedankenexperiment dachte ich an eine rasche Kühlung für einen kurzen Zeitraum wo die Flüssigkeit einmal stark heruntergekühlt wird.
Die spezifische Verdampfungsenthalpie von CO2 ist geringer als die von Propan. Allerdings findet die Verdampfung bei sehr viel geringerer Temperatur statt. Deshalb ist die volumetrische Kälteleistung sehr viel höher. Aufgrund der starken Abkühlung könnte es für Dein Gedankenexperiment gut geeignet sein.
Deine Pumpe müsste sehr hohen Druck aufbauen und das Kältemittel wird erst im sogenannten Verflüssiger wieder flüssig indem es die Wärme vom Verdichter (deiner Pumpe) sowie die gebundene Wärme aus deinem Raum dort abgibt.
Google doch mal nach Absorber Kühlschränke , etwas ähnliches
Oder Peltier Elemente, rein elektrische Wechselwirkung
gibt es denn eine möglichkeit das gas in der kammer wieder zu verflüssigen durch eine pumpe oder ähnliches die druck erzeugt? Dann könnte man ja eine flüssigkeit kühlen indem das flüssige co2 in der kammer gasförmig wird. Dann kühlt die kammer die flüssigkeit die sich um die kammer herum befindet. Und wenn das getränk gekühlt wurde, springt eine pumpe ein erzeugt druck in der kammer bis das co2 flüssig ist und kann wieder in die co2 flasche zurück. Dann bräuchte man theoretisch ja nur noch eine co2 flasche. (Falls das alles überhaupt möglich ist)