Funktionsprinzip des Verdampfers einer Kfz-Klimaanlage
Zunächst zur Art des Verdampfers
Verdunstung ist der physikalische Prozess, bei dem eine Flüssigkeit in ein Gas umgewandelt wird. Der Verdampfer der Fahrzeugklimaanlage befindet sich im Inneren des Klimageräts und fördert die Verdampfung des flüssigen Kältemittels mithilfe eines Gebläses.
(1) Hauptbauarten von Verdampfern: Rohrverdampfer, Kaskadenverdampfer, Parallelstromverdampfer
(2) Eigenschaften verschiedener Verdampfertypen
Der Lamellenverdampfer besteht aus einem runden Aluminium- oder Kupferrohr, das mit Aluminiumlamellen bedeckt ist. Die Aluminiumlamellen stehen durch einen Rohraufweitungsprozess in engem Kontakt mit dem runden Rohr.
Diese Art von Rohrverdampfer zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau und eine unkomplizierte Verarbeitung aus, weist jedoch eine relativ geringe Wärmeübertragungseffizienz auf. Aufgrund der einfachen und kostengünstigen Herstellung werden daher weiterhin relativ einfache, ältere Modelle eingesetzt.
Diese Art von Verdampfer wird aus porösem Flachrohr und einem gewundenen Aluminium-Kühlstreifen verschweißt. Das Verfahren ist komplexer als bei der Rohrbauweise. Es werden doppelseitiges Aluminium-Verbundmaterial und poröses Flachrohr benötigt.
Der Vorteil besteht in der verbesserten Wärmeübertragungseffizienz, der Nachteil jedoch in der großen Dicke und der großen Anzahl innerer Löcher, was leicht zu einer ungleichmäßigen Strömung des Kältemittels in den inneren Löchern und zu einem Anstieg der irreversiblen Verluste führen kann.
Der Kaskadenverdampfer ist derzeit die am weitesten verbreitete Bauart. Er besteht aus zwei Aluminiumplatten, die in komplexe Formen geschliffen und zu einem Kältemittelkanal verschweißt werden. Zwischen je zwei kombinierten Kanälen befinden sich gewellte Lamellen zur Wärmeabfuhr.
Vorteile sind die hohe Wärmeübertragungseffizienz und die kompakte Bauweise, die schwierigste Verarbeitung ist jedoch der enge Kanal, der leicht zu verstopfen ist.
Der Parallelstromverdampfer ist ein heutzutage weit verbreiteter Verdampfertyp. Er basiert auf der Bauweise des Rohr- und Bandverdampfers. Es handelt sich um einen kompakten Wärmetauscher, der aus zwei Reihen poröser Flachrohre und Lamellen besteht.
Zu den Vorteilen zählen ein hoher Wärmeübergangskoeffizient (die Leistung eines Rohrwärmetauschers ist im Vergleich zu diesem um mehr als 30 % erhöht), ein geringes Gewicht, eine kompakte Bauweise und eine geringere Kältemittelmenge. Der Nachteil besteht darin, dass die gleichmäßige Verteilung des gasförmigen/flüssigen Zweiphasen-Kältemittels zwischen den einzelnen Flachrohren schwierig ist, was den Wärmeübergang und die Temperaturverteilung beeinträchtigt.
