Kondensator.
Der Kondensator, ein Bestandteil der Kälteanlage, ist ein Wärmetauscher, der Gase oder Dämpfe in Flüssigkeiten umwandelt und die Wärme im Rohr sehr schnell an die Umgebungsluft abgibt. Da der Kondensator Wärme abgibt, ist seine Temperatur hoch.
In Kraftwerken werden viele Kondensatoren zur Kondensation des Dampfes aus Turbinen eingesetzt. In Kälteanlagen dienen Kondensatoren der Kondensation von Kältemitteldämpfen wie Ammoniak und Freon. In der petrochemischen Industrie werden Kondensatoren zur Kondensation von Kohlenwasserstoffen und anderen chemischen Dämpfen verwendet. Auch bei der Destillation wird das Gerät, das den Dampf in den flüssigen Zustand überführt, als Kondensator bezeichnet. Alle Kondensatoren funktionieren, indem sie Gasen oder Dämpfen Wärme entziehen.
Der mechanische Teil des Kältesystems, der zum Wärmetauscher gehört, kann Gase oder Dämpfe in Flüssigkeiten umwandeln und die Wärme im Rohr sehr schnell an die Umgebungsluft abgeben. Da der Kondensator bei seiner Arbeit Wärme abgibt, ist seine Temperatur hoch.
In Kraftwerken werden zahlreiche Kondensatoren zur Kondensation des aus Turbinen austretenden Dampfes eingesetzt. In Kälteanlagen dienen Kondensatoren der Kondensation von Kältemitteldämpfen wie Ammoniak und Freon. In der petrochemischen Industrie werden Kondensatoren zur Kondensation von Kohlenwasserstoffen und anderen chemischen Dämpfen verwendet. Auch bei der Destillation wird das Gerät, das den Dampf in den flüssigen Zustand überführt, als Kondensator bezeichnet. Alle Kondensatoren arbeiten, indem sie einem Gas oder Dampf Wärme entziehen. [1]
Prinzip
Das Gas strömt durch ein langes Rohr (üblicherweise spiralförmig gewickelt), wodurch Wärme an die Umgebungsluft abgegeben wird. Für den Dampftransport werden häufig wärmeleitende Metalle wie Kupfer verwendet. Um die Effizienz des Kondensators zu verbessern, werden oft Kühlkörper mit hervorragender Wärmeleitfähigkeit an den Rohren angebracht. Diese vergrößern die Wärmeabfuhrfläche und beschleunigen so die Wärmeabfuhr. Zusätzlich wird die Luftkonvektion durch einen Ventilator verstärkt, um die Wärme abzuführen.
Im Kühlkreislauf des Kühlschranks saugt der Kompressor Kältemitteldampf mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck aus dem Verdampfer an. Dieser wird im Kompressor adiabatisch zu überhitztem Dampf mit hoher Temperatur und hohem Druck verdichtet und anschließend im Kondensator unter konstantem Druck abgekühlt. Dabei gibt er Wärme an das Kühlmedium ab und kühlt zu unterkühltem flüssigem Kältemittel ab. Durch die adiabatische Drosselung im Expansionsventil wird das flüssige Kältemittel zu einem Kältemittel mit niedrigem Druck. Im Verdampfer verdampft es und nimmt dabei Wärme aus dem Kühlwasser (Luft) auf. Dadurch wird das Kühlwasser gekühlt und der Kühlvorgang abgeschlossen. Das austretende Kältemittel mit niedrigem Druck wird vom Kompressor angesaugt, wodurch der Kreislauf geschlossen wird.
Ein einstufiges Dampfkompressionskältesystem besteht aus vier grundlegenden Komponenten: Kältemittelverdichter, Kondensator, Drosselventil und Verdampfer. Diese sind nacheinander durch Rohrleitungen zu einem geschlossenen System verbunden, in dem das Kältemittel ständig zirkuliert, seinen Aggregatzustand ändert und Wärme mit der Außenwelt austauscht.
Bilden
In einer Kälteanlage sind Verdampfer, Kondensator, Kompressor und Drosselventil die vier wesentlichen Komponenten. Der Verdampfer transportiert die Kälte. Das Kältemittel nimmt die Wärme des zu kühlenden Objekts auf. Der Kompressor ist das Herzstück der Anlage. Er saugt den Kältemitteldampf an, verdichtet ihn und transportiert ihn. Der Kondensator gibt die vom Verdampfer aufgenommene Wärme sowie die vom Kompressor erzeugte Wärme an das Kältemittel ab. Das Drosselventil drosselt den Kältemittelstrom und reduziert dessen Druck. Es steuert und reguliert die Menge des in den Verdampfer strömenden Kältemittels. Die Anlage ist in zwei Bereiche unterteilt: die Hochdruck- und die Niederdruckseite. Im eigentlichen Kältesystem gibt es neben den oben genannten vier Hauptkomponenten oft noch einige Hilfseinrichtungen wie Magnetventile, Dosierer, Trockner, Sammler, Schmelzsicherungen, Druckregler und andere Bauteile, die dazu dienen, die Wirtschaftlichkeit, Zuverlässigkeit und Sicherheit des Betriebs zu verbessern.
Nach der Kondensationsform lassen sich Klimaanlagen in wassergekühlte und luftgekühlte Geräte unterteilen, und nach dem Verwendungszweck in einseitig gekühlte und kühlende sowie wärmende Geräte. Unabhängig von der Art der Zusammensetzung besteht eine Klimaanlage aus folgenden Hauptkomponenten.
Die Notwendigkeit eines Kondensators beruht auf dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik: Demnach fließt Wärmeenergie in einem geschlossenen System nur in eine Richtung, also von hoher zu niedriger Wärme. Die mikroskopischen Teilchen, die Wärmeenergie transportieren, können sich nur von geordnet zu ungeordnet verändern. Wenn einer Wärmekraftmaschine also Energie zugeführt wird, um Arbeit zu verrichten, muss am Ende Energie abgegeben werden. Dadurch entsteht ein thermisches Energiedefizit zwischen dem vorgelagerten und dem nachgelagerten System, der Wärmefluss wird ermöglicht und der Kreislauf setzt sich fort.
Soll das Trägermedium wieder Arbeit verrichten, muss zunächst die noch nicht vollständig abgegebene Wärmeenergie abgeführt werden. Hierfür ist der Kondensator erforderlich. Ist die Umgebungswärme höher als die Temperatur im Kondensator, muss zur Kühlung des Kondensators Arbeit verrichtet werden (üblicherweise mithilfe eines Kompressors). Das kondensierte Fluid gelangt so wieder in einen Zustand hoher und niedriger thermischer Energie und kann erneut Arbeit verrichten.
Die Auswahl des Kondensators umfasst die Wahl von Bauform und Modell und bestimmt den Durchfluss und den Widerstand des Kühlwassers bzw. der Kühlluft. Bei der Wahl des Kondensatortyps sind die örtliche Wasserquelle, die Wassertemperatur, die klimatischen Bedingungen sowie die Gesamtkühlleistung der Kälteanlage und die baulichen Gegebenheiten des Kälteraums zu berücksichtigen. Nach Festlegung des Kondensatortyps wird die Wärmeübertragungsfläche des Kondensators anhand der Kondensationslast und der Wärmelast pro Flächeneinheit berechnet, um das passende Kondensatormodell auszuwählen.
Systemzusammensetzung
Nachdem das flüssige Kältemittel im Verdampfer die Wärme des zu kühlenden Objekts aufgenommen hat, verdampft es zu heißem und niederdruckigem Dampf. Dieser wird vom Kompressor angesaugt, erneut zu heißem und hochdruckbeaufschlagtem Dampf verdichtet und gelangt anschließend in den Kondensator. Dort gibt es Wärme an das Kühlmedium (Wasser oder Luft) ab, kondensiert zu flüssigem Kältemittel unter hohem Druck. Durch das Drosselventil wird der Druck und die Temperatur des Kältemittels reduziert, und es strömt erneut in den Verdampfer, um Wärme aufzunehmen und zu verdampfen. So wird der Kältekreislauf realisiert. Auf diese Weise durchläuft das Kältemittel im System die vier grundlegenden Prozesse Verdampfung, Verdichtung, Kondensation und Drosselung, um einen Kältekreislauf zu schließen.
Die Hauptkomponenten sind Kompressor, Kondensator, Verdampfer, Expansionsventil (oder Kapillar-, Unterkühlungs-Steuerventil), Vierwegeventil, Mehrfachventil, Rückschlagventil, Magnetventil, Druckschalter, Sicherung, Ausgangsdruckregelventil, Druckregler, Flüssigkeitsspeichertank, Wärmetauscher, Sammler, Filter, Trockner, automatische Öffnungs- und Schließvorrichtung, Absperrventil, Flüssigkeitseinspritzstopfen und weitere Komponenten.
elektrisch
Die Hauptkomponenten sind Motoren (Kompressoren, Lüfter usw.), Betriebsschalter, elektromagnetische Schütze, Verriegelungsrelais, Überstromrelais, thermische Überstromrelais, Temperaturregler, Feuchtigkeitsregler, Temperaturschalter (zum Abtauen, Frostschutz usw.), Kurbelgehäuseheizung für den Kompressor, Wasserrelais, Computerplatine und weitere Komponenten.
Bedienelemente
Besteht aus einer Reihe von Steuergeräten, nämlich:
Kältemittelregler: Expansionsventil, Kapillare usw.
Kältemittelkreislaufregler: Vierwegeventil, Rückschlagventil, Doppelventil, Magnetventil.
Kältemitteldruckregler: Drucköffner, Ausgangsdruckregler, Druckregler.
Motorschutz: Überstromrelais, thermisches Überstromrelais, Temperaturrelais.
Temperaturregler: Temperaturpegelregler, Temperaturproportionalregler.
Feuchtigkeitsregler: Regler für den Feuchtigkeitsgehalt.
Abtau-Steuerung: Abtau-Temperaturschalter, Abtau-Zeitrelais, verschiedene Temperaturschalter.
Kühlwassersteuerung: Wasserrelais, Wasserregelventil, Wasserpumpe usw.
Alarmsteuerung: Übertemperaturalarm, Überhitzungsalarm, Unterspannungsalarm, Feueralarm, Rauchmelder usw.
Weitere Steuerungsmöglichkeiten: Drehzahlregler für Innenlüfter, Drehzahlregler für Außenlüfter usw.
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