Was ist eine Kältemittelkarte?
Die Kühlung erfolgt in einem kontinuierlichen vierstufigen Prozess mit Hochdruck- und Niederdruckseite. Im Kältekreislauf werden Flüssigkeiten mit niedrigem Siedepunkt als Primärkältemittel eingesetzt. Die wichtigen thermodynamischen Eigenschaften dieser Flüssigkeiten werden in der Kältemittelkarte angezeigt. Das Diagramm zeigt den Druck der Substanzen gegen die Temperatur sowie die Schmelz-, Dreifach- und kritischen Punkte, wenn sie im Arbeitsbereich des Kältemittels auftreten. Mithilfe der Tabelle können Konstrukteure von Kälteanlagen das geeignete Kältemittel für das betreffende System auswählen.
Ein Haushaltskühlschrank kann die vier Schritte des Kühlkreislaufs veranschaulichen. Es handelt sich um drei Flüssigkeiten: die Raumluft, die im Kühlschrank zirkulierende Luft und das Kältemittel, die alle durch indirekten Kontakt Wärme austauschen. Das Kältemittel tritt in den Verdampfer ein, die Spulen auf der Rückseite des Kühlschranks, und absorbiert Wärme aus der warmen Luft, die aus dem Kühlschrank kommt, wodurch das Kältemittel zum Kochen gebracht wird. Nach der Abgabe von Wärme an die Raumluft wird es erneut komprimiert und zu einer Hochdruckflüssigkeit kondensiert. Das unter hohem Druck stehende, warme flüssige Kältemittel wird durch ein Expansionsventil geleitet, was zu einem plötzlichen Druck- und Temperaturabfall führt. Flüssiges kaltes Kältemittel tritt wieder in den Verdampfer ein und der Zyklus ist abgeschlossen.
Die thermodynamischen Eigenschaften des Kältemittels können entweder in einem Kältemitteldiagramm oder als Datentabelle angezeigt werden. Die Tabelle ist im Allgemeinen nützlicher, da in einer einfachen visuellen Referenz viel mehr Kältemittel angezeigt werden können. Das Kältemitteldiagramm wird manchmal als Druck-Temperatur-Diagramm oder PT-Diagramm bezeichnet. Ein Ingenieur kann das Diagramm verwenden, um nach einem Kältemittel zu suchen, das bei niedrigeren Drücken arbeitet, um die für ein bestimmtes System erforderliche Druckstufe zu verringern. Wenn die Drücke jedoch zu niedrig sind, wird das Kompressionsverhältnis ungewöhnlich hoch, was den Kompressionsschritt unmöglich macht.
Das Kältemitteldiagramm zeigt die Siedetemperatur und den Druck des Kältemittels an. Es ist wünschenswert, über dem atmosphärischen Druck zu arbeiten, um das Eindringen von Feuchtigkeit und Luft in das System zu vermeiden. Zu diesem Zweck sollte der Siedepunkt des Kältemittels unter der Systemtemperatur liegen. Die kritischen Temperatur- und Druckpunkte sind ebenfalls in der Kältemittelkarte eingetragen. Das System muss deutlich unterhalb der kritischen Werte arbeiten, oberhalb derer flüssige und gasförmige Phasen identische Eigenschaften aufweisen.
Ein Kältemitteldiagramm ist bei Anbietern von Kältemitteln oder Kältegeräten erhältlich. Unterschiedliche Gerätetypen, die in Kühlsystemen verwendet werden, wie z. B. Hubkolbengeräte, Absorptionseinheiten oder Strahlgeräte, erfordern unterschiedliche Kältemittel. Die meisten Referenzen im Bereich Chemieingenieurwesen enthalten eine Kältemitteltabelle. Benutzer, die mit Kältemitteln nicht vertraut sind, sollten vor dem Austausch eines Kältemittels einen Fachmann oder qualifizierten HLK-Techniker konsultieren, da es sich um Hochdruckgeräte handelt und die geltenden Umweltvorschriften für chlorierte Kohlenwasserstoffkältemittel gelten.