Trockenexpansion bei Kältemaschinen

Von: , Frage gestellt am Mi, 13. Jan 2010

Hallo

Ich hab einmal zwei Fragen an Kältemaschinentechniker oder jemand, der sich mit Thermodynamik auskennt.

Es gibt bei Kältemaschinen die sogenannte Trockenexpansion. Das heißt, im Verdampfer wird das Kältemittel versprüht und verdampft sofort vollständig.

Sehe ich das richtig, wenn ich annehme, das die Kältemaschine stärker unkontinuierlich arbeitet, wenn es keine Trockenexpansion ist?
Also wenn sowohl Gas als auch Flüssigkeit aus der Drossel oder der Kapillare kommen?

Außerdem nehme ich an, das das expandierte Gas eine Geschwindigkeit erhalten hat, also kinetische Energie enthält.

Wenn mir das jemand bestätigt, könnte ich versuchen, mir eine magnetische Aufhängung für einen Turbinenrotor auszudenken.
Schmierung ist da ein Problem für schnelldrehende Teile.

Mfg und vielen Dank im Vorraus

Matthias

4 Antworten zu dieser Frage

1. Antwort von nach einem Tag 0 hilfreich

   Re: Trockenexpansion bei Kältemaschinen

   Es ist unklar, was Du machen willst: Die Ekin des Gases bei der Entspannung zusätzlich mit einer kleinen Gasturbine ausnutzen? Das würde die Entspannung verlangsamen u. somit die Kühlung/ sec. Die kleine Turbine magnetisch in der Entspannungskammer aufhängen? Aber: irgendwie willst du ein Drehmoment abnehmen oder?
   Und somit hast du eine Welle nach aussen; Und das musst Du dicht halten; na dann viel Glück; und wozu das alles? Reiner Forschungstrieb ohne Absicht auf Nutzen?
   II. Du kannst aber an der Turbine einen kleinen E-Generator haben u. also Strom abnehmen. Das Kabel nach aussen DICHT zu führen, ist schon einfacher, als eine drehende Welle, aber auch nicht ganz einfach.
   ------------------ Zu gewinnen ist da nichts gemäss dem Energieerhaltungssatz! Das fehlt Dir beim Kühlen! ------------
   By the way: Dass das mit dem Das und dem Dass so schwer ist, das hätte ich nicht gedacht. Die Norddeutschen sprechen das Das und das Dass gleich scharf, sodass das für sie schwierig ist, zu lernen, dass das nur äusserst selten heisst "das das", sondern fast immer heisst, "dass das". Die Bayern wiederum glauben, was die quasseln, sei "hochdeutsch"; Ja mei, do sogst nix mehr;
   

   • Antwort von nach 2 Tagen 0 hilfreich

     Re^2: Trockenexpansion bei Kältemaschinen

     Hallo
     
     Das Drehmoment einer solchen Turbine sollte auf keinen Fall mit einer Welle herausgeführt werden. Das Drehmoment ist da wohl auch nicht so hoch, es muß besonders leicht laufen.
     Wenn ich von einer Aufhängung mit Magneten spreche, denke ich nicht an geschmierte Lager und schleifende Dichtungen. Auch das Dynamoprinzip kenn ich.
     
     Tatsache ist, das wenn es gelingt, die kinetische Energie(?) beim Expandieren/Verdunsten auszunutzen, der Wirkungsgrad einer solchen Maschine wesentlich erhöht werden würde.
     Ich möchte im Verdampfer dem Gas mehr Energie entziehen.
     Ich weiß da noch nicht, ob das überhaupt funktioniert.
     Eine solche Möglichkeit wurde auch in irgendwelchen Artikeln zur Kältemaschine angegeben, ich weiß jetzt nur nicht, ob das in Wikipedia stand.
     Hauptsächlich soll mir kein übler Verständnisfehler unterlaufen, bevor ich mich in größere mechanische Arbeiten stürze.
     Der Wirkungsgrad einer reinen Gas-Kältemaschine ist jedenfalls geringer als bei einer mit Vedunstung.
     
     Ach ja, beim "daß" (oder schreibt man heute immer "dass"?)hab ich etwas gerätselt...
     
     MfG
     Matthias
     

2. Antwort von nach einem Tag 1 hilfreich

   Re: Trockenexpansion bei Kältemaschinen

   Hallo,
   das direkte Einspritzen in den Verdampfer, also die
   Drosselung direkt vor dem bzw. im Verdampfer, führt nicht
   zwangsläufig zu einer Zunahme der kinetischen Energie.
   Eine Zunahme der kinetischen Energie bekommst du (in so einem
   Fall) immer dann, wenn das Querschnittsverhältniss
   A_verdampfer/A_einspritzdüse kleiner ist als das Dichteverhältniss
   rho_gas/rho_flüssig, sprich dann wenn du eine Erhöhung der
   Strömungsgeschwindigkeit hast. Beim Verdampfen an sich hast du
   Volumenänderungsarbeit p*dv als nutzbare Arbeit, aber keine Erhöhung der kin. Energie, da die Geschwindigkeit des expandierenden
   Nassdampfes nicht gerichtet ist (Sonderfälle mal aussen vor, wie
   Verdampfung in der Düse etc).
   Was die Kontinuität angeht kann ich jetzt auch nur raten.
   Der Dampfanteil nach der Drossel ist im eingefahrenen Zustand relativ
   konstant, einzig hydrodynamische Instationäritäten in der
   zweiphasigen Strömung könnten(!) hier zu zeitlichen Schwankungen im
   Volumenstrom/Phasenverhältniss führen.
   Allerdings sehe ich den Sinn einer Turbine an dieser Stelle auch im
   Moment nicht:
   Der Einsatz einer Turbine führt ja (bei gleichem Druckverlust wie
   eine Drossel) zu einem höheren Dampfgehalt, und genau der wäre
   ja kontraproduktiv.
   Gruss
   

   • Antwort von nach 2 Tagen 0 hilfreich

     Re^2: Trockenexpansion bei Kältemaschinen

     Hallo
     
     Deinen Artikel fand ich ganz sachlich und informativ.
     Besonders den Ersatz der Drossel durch eine Turbine fand ich gut.
     Ich wollte ursprünglich eine normale Drossel verwenden, bei der Trockenexpansion wird diese Sprühdüse nämlich druck- oder temperaturabhängig eingestellt, und dann wollte ich eine Turbine(sowas wie im Turbolader, nur in klein) nachschalten.
     Mir ist auch klar, das aerodynamische Maschinen nicht besonders gut funktionieren, wenn zeitweilig 2 Phasen(gasförmig/flüssig) vorliegen.
     Die von Dir genannte Expansionsarbeit möchte ich irgendwie entziehen, und inzwischen denke ich, das eine "spezielle Art von Drossel" das bewirken kann.
     Ich hab mir unter anderem auch Artikel zur Kondensationsturbine durchgelesen. Das Abgas einer solchen Drossel oder Turbine muß natürlich flüssigkeitsfrei sein.
     
     MfG und vielen Dank nochmal.
     Matthias
     

Keine passende Antwort gefunden? Jetzt eigene Frage stellen!