Fachwissen Kältetechnik

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1 Klaus Reisner Fachwissen Kältetechnik Eine Einführung für die Aus- und Weiterbildung mit Aufgaben und Lösungen 5., überarbeitete und erweiterte Auflage VDE VERLAG GMBH Berlin Offenbach

2 Seite 1 Grundlagen 1.1 Vom Aufbau der Materie Erwärmung unterschiedlicher Stoffe Die Temperatur Die Wärmemenge Das Rechnen mit Wärmemengen Die Mischungsregel Die gewollte Abkühlung - das Grundprinzip der Kälteerzeugung Der Druck Dichte, Volumen, Masse Energie Allgemeine Gasgesetze Die Enthalpie Die Erwärmung in einem Behälter Die Hauptsätze der Thermodynamik Der Kältekreislauf 2.1 Die Verdampfung des Kältemittels; Wärmeaufnahme Die Verflüssigung des Kältemittels Der Verdichtungsvorgang Der Expansionsvorgang Die Zusammenführung zum Kältekreislauf : Der Carnot-Prozess in der Kältetechnik Ablauf und Schema des Kältekreislaufs Entropie Der Kreisprozess im T,S-Diagramm Das log p,h-diagramm des Kältekreislaufs Der praktische Verdichtungsvorgang 3.1 Druck und Volumenverlauf in einem Kolbenverdichter Berechnung der Größen eines Kolbenverdichters Funktionsweisen verschiedener Verdichterbauarten Offener Kolbenverdichter Halbhermetischer Kolbenverdichter Vollhermetischer Kolbenverdichter Schraubenverdichter Scroll-Verdichter Turbo-Verdichter Funktionsvoraussetzungen von Verdichtern Leistungsregelung Verdampferdruck-Regelung Heißgas-Bypass Zylinder-Abschaltung Drehzahl-Regelung VII

3 1 n haltsverzeich n is Leistungsregelung an Schraubenverdichtern Leistungsregelung an Turbo-Verdichtern Leistungsregelung durch Verbund-Kälteanlagen Ölversorgung Sicherheitskette Öldruck-Überwachung Ölstand-Überwachung Kurbeiwannen-Heizung Druckgas-Überhitzungsschutz Überdrucksicherung/ Sicherheitsventile Unterdrucksicherung Absaugschaltung (Pump-down) Thermistor-Vollschutz Wärmeaustausch und Wärmeaustauscher 4.1 Berechnung des Wärmeaustausches Wärmedurchgang und Wärmeleitung Wärmeübergang durch Konvektion Der Wärmeübertragungs-Widerstand Die Wärmedurchgangszahl Kondensatoren (Verdampfer) Luftgekühlte Kondensatoren Wassergekühlte Kondensatoren Auslegung von Kondensatoren Unterkühlung und saugseitige Überhitzung Verdampfer Verdampfer zur Kühlung von Luft Das Abtauen von Verdampfern für Luft Verdampfer zur Kühlung von Flüssigkeiten Koaxial-Verdampfer Bündelrohr-Verdampfer überflutete Bündelrohr-Verdampfer Platten-Wärmeaustauscher Voraussetzungen für den einwandfreien Betrieb von Flüssigkeitsverdampfern Sicherheitsmaßnahmen an Flüssigkeitsverdampfern Energiesparen 5.1 Abwärmenutzung Heizung über Luft Heizung über Warmwasser Brauchwasser-Erwärmung Energieeinsparung durch freie Kühlung (Winterentlastung) Das Prinzip der freien Kühlung Selbst entleerende und glykolbetriebene Trockenkühler Die Auslegung der Trockenkühler Der eigene Energiebedarf von Trockenkühlern VIII

4 Die Geräuschentwicklung von Trockenkühlern Die Kältemaschine als Wärmepumpe Kältemittel-Einspritzung 6.1 Das Kapillarrohr Das automatische Expansionsventil Das thermostatische Expansionsventil Die Überhitzung als Regelsignal Das thermostatische Expansionsventil mit äußerem Druckausgleich Das elektronische Expansionsventil Die Mehrfach-Einspritzung Die Niveauregelung bei überfluteten Verdampfern Die Dimensionierung von Expansionsventilen Einige Sekundärregler Verdampferdruckregler Der Startregler Kältemaschinen und Kälteanlagen 7.1 Leistungsbewertung als Qualitätskriterium Theoretische und reale Leistungszahl Der ESEER-Kennwert Funktionsprinzip einer luftgekühlten Kältemaschine Kältemaschine mit variabler Kondensationstemperatur Leistungsaufnahme in Abhängigkeit von der Außentemperatur Aggregate Rohrleitungen an Kälteanlagen 8.1 Anforderungen an Kältemittel-Rohrleitungen Die verschiedenen Kältemittel-Rohrleitungen Einbauten in Kältemittel führende Leitungen Ölrückführung Schauglas Wärmeaustauscher Absperrventile Flüssigkeitsabscheider Kältemittel-Trockner Kältemittel-Sammler Auslegung und Berechnung von Rohrleitungen Die Durchflussgleichung Die Kontinuitätsgleichung Die Energiegleichung von Bernoulli Die Strömung realer Fluide Berechnung der Verlust-Energie Der Strömungswiderstand Widerstände in Querschnittsänderungen, Bögen und Armaturen IX

5 9 Kältemittel 9.1 Funktion von Kältemitteln Anforderungen an Kältemittel Zusammensetzung von Kältemitteln Entwicklung und geschichtlicher Hintergrund Auswirkungen auf die Umwelt Die Chemie der Kältemittel Die chemischen Bausteine von Kältemitteln Halogenierung und Teilhalogenierung von Kohlenwasserstoffen Bezeichnung der Kältemittel und Molekülstrukturen Bezeichnung und Molekülstruktur der organischen Kältemittel Bezeichnung von organischen Kältemittel-Gemischen Bezeichnung der anorganischen Kältemittel 181 Kältemittelvergleich und Kältemitteleigenschaften. 182 Anforderungen an einsetzbare Kältemittel (Beispiele) H-FKW-Kältemittel und Kältemittelgemische Beispiele synthetisch hergestellter Kältemittel Beispiele für anorganische Verbindungen Beispiele natürlicher Kältemittel: Kohlenstoffdioxyd und Kohlenwasserstoffe (KW) Die Darstellung von Zuständen von Kältemitteln Kältemaschinenöle Klimarelevante Auswirkungen von Kältemittel Klima und Klimaänderung Kennwerte für die ökologische Beurteilung von Kältemitteln Ozonabbau in der Stratosphäre Ozonabbaupotenzial und Treibhauspotenzialvon Kältemitteln POCP-Werte verschiedener Kältemittel Anhang 10.1 Größen und Einheiten SI-Basis-Einheiten Abgeleitete SI-Einheiten Schreibweisen physikalischer Größen Dezimale Vielfache und Teile der SI-Einheiten Einheiten außerhalb des SI-Systems Formelzeichen wichtiger physikalischer Größen aus der Kältetechnik (Auswahl) Physikalische Größen und Einheiten (Auswahl). 230 Diagramme und Tabellen (Übersicht) Aufgaben Lösungen Abbildungsverzeichnis Stichwortverzeichnis X