Kältemittel-Wärmetauscher - Eigenschaften, Funktionsprinzipien, Struktur

Ein Kühlmittel-Wärmetauscher, auch als Plattenwärmetauscher für Flüssigkeit-Kühlmittel bezeichnet, wird in Kälte-, Klima- und Heizprozessen weit verbreitet eingesetzt. Es handelt sich um eine Vorrichtung mit einem relativ engen Anwendungsspektrum aufgrund der behandelten Medien. Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, was ein Kühlmittel-Wärmetauscher ist und wo er eingesetzt wird, lesen Sie unbedingt den folgenden Artikel. In diesem Blogbeitrag erfahren Sie auch, wie ein Kühlmittel-Wärmetauscher funktioniert, wie er aufgebaut ist und in welchen Branchen und für welche Anwendungen er eingesetzt wird. Viel Spaß beim Lesen.

Was ist ein Kältemittel-Wärmetauscher?

Ein Kältemittel-Wärmetauscher ist ein gelöteter Plattenwärmetauscher mit einer speziellen Konstruktion, die es ermöglicht, mit zwei Medien in unterschiedlichen Aggregatzuständen zu arbeiten. Ein Kühlmittel-Wärmetauscher ist eine Vorrichtung zur Wärmeübertragung zwischen zwei Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Aggregatzuständen. Eine der Flüssigkeiten ist eine Flüssigkeit, wie Wasser oder Wasser mit Glykol, und die andere ist ein Gas, wie Kältemittel, R404, R32, R290 oder ähnliches.

Dieser Wärmetauscher wird in verschiedenen Kälte- und Klimasystemen eingesetzt, in denen eine effektive Wärmeübertragung erforderlich ist.

Verdampfer - Der Kältemittel-Wärmetauscher in der Praxis

Der Freon-Wärmetauscher wird als Verdampfer in Kühlaggregaten, Wärmepumpen und Klimaanlagen eingesetzt, immer unter Berücksichtigung des maximalen Betriebsdrucks, der in einer solchen Installation auftreten kann - da jeder Wärmetauscher einen maximal zulässigen Betriebsdruck hat.

Kühlaggregat-Verdampfer oder Wärmepumpen-Verdampfer sind Schlüsselelemente für den Betrieb der oben genannten Geräte. Sie sind für den Wärmeaustausch zwischen verschiedenen Medien verantwortlich. Im Verdampfer wird Wärme von der Umgebung an das Kältemittel übertragen. Durch die Zufuhr von Wärme ändert sich der Aggregatzustand des Kältemittels (z. B. Freon) von flüssig zu gasförmig. Dieser Prozess ist allgemein als Verdampfung bekannt.

Verflüssiger - Das zweite Einsatzgebiet des Kältemittel-Wärmetauschers

Der Kältemittel-Wärmetauscher wird auch als Verflüssiger verwendet, das zweite Schlüsselelement für den Wärmeaustausch in Wärmepumpen, Klimaanlagen und Kühlaggregaten.

Der Kühlaggregat-Verflüssiger oder der Wärmepumpen-Verflüssiger ist ein wesentliches Element im Kältekreislauf der oben genannten Geräte. Seine Aufgabe besteht darin, das gasförmige Kältemittel (z. B. Freon) in den flüssigen Zustand umzuwandeln. Dieser Prozess erfolgt, nachdem das gasförmige Kältemittel zuvor verdampft und Wärme im Verdampfer aufgenommen hat.

Wie auf den Bildern zu sehen ist, ist es ratsam, Wärmetauscher für diese spezifischen Medien mit Ventilen auszustatten, am besten mit Thermometern.

Wie funktioniert ein plattenförmiger Kältemittel-Wärmetauscher?

Ein plattenförmiger Kältemittel-Wärmetauscher ist eine Vorrichtung, die den Wärmeaustausch zwischen zwei Substanzen ermöglicht: Gas - z. B. Freon - und Flüssigkeit, z. B. Glykol oder einer Mischung aus Wasser und Glykol. Dies wird durch die Verwendung einer speziellen Konstruktion erreicht, die aus Platten besteht, zwischen denen beide Medien fließen, ohne sich zu vermischen (was entscheidend ist). Auf diese Weise gewährleistet der Plattenwärmetauscher einen effizienten und schnellen Wärmeaustausch zwischen den beiden Medien - auch in unterschiedlichen Aggregatzuständen.

Es ist erwähnenswert, dass die Konstruktion eines Kältemittel-Wärmetauschers für den Umgang mit Gasen unter hohem Druck ausgelegt ist, sogar bis zu 4,5 MPa (oder 45 bar). Dies ist der entscheidende Faktor, der den Einsatz von Wärmetauschern auch mit gasförmigen Medien ermöglicht, da gerade diese Medien tendenziell unter hohem Druck arbeiten.

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Aufbau des Kältemittel-Wasser-Wärmetauscher

Kältemittel-Wasser-Wärmetauscher bestehen aus einer Reihe von Platten, die miteinander verlötet sind. Die Platten verfügen über spezielle Kanäle, durch die die Flüssigkeiten fließen, was einen schnellen und effizienten Wärmeaustausch ermöglicht. Der Wärmetauscher besteht aus hochwertigen Materialien, die korrosionsbeständig sind und eine lange Lebensdauer des Geräts gewährleisten (316L-Stahl, Vakuumlötung mit Kupfer). Der Anschluss für das Gasmedium hat einen etwas kleineren Durchmesser als der Anschluss für das Flüssigmedium.

Aufgrund seiner Bauweise und Eigenschaften wird diese Art von Wärmetauscher in verschiedenen Branchen weit verbreitet eingesetzt, wie zum Beispiel in der chemischen Industrie, der Energiewirtschaft oder der Lebensmittelindustrie.

Wo wird der Freon-Wärmetauscher eingesetzt?

Der Freon-Wärmetauscher wird in vielen verschiedenen Industriezweigen eingesetzt. Häufig wird er in Klimaanlagen und Kühlschränken verwendet, wo er als Verflüssiger fungiert. Darüber hinaus werden Freon-Wärmetauscher auch in Kältegeräten wie Kühl- und Gefrierschränken sowie Kühlvitrinen eingesetzt, um die richtige Temperatur zu halten und Lebensmittel vor dem Verderb zu schützen. Neben dem Kältesektor finden sich Freon-Wärmetauscher auch in der chemischen und pharmazeutischen Industrie sowie in industriellen Prozessen, in denen eine effektive Kühlung oder Erwärmung von Substanzen erforderlich ist, um stabile Produktionsbedingungen zu gewährleisten.

Kältemittel-Wasser-Wärmetauscher werden in folgenden Geräten verwendet:

• Wärmepumpen (in diesem Fall kann der Freon-Wärmetauscher als Verdampfer der Wärmepumpe sowie als Verflüssiger der Wärmepumpe fungieren),
• Klimaanlagen (in der Lüftungs- und Klimabranche wird der Freon-Wärmetauscher erfolgreich als Verdampfer der Klimaanlage sowie als Verflüssiger der Klimaanlage eingesetzt),
• Kälteaggregate (in der Kältetechnikindustrie wird der Freon-Wärmetauscher als Verdampfer des Kälteaggregats sowie als Verflüssiger des Kälteaggregats verwendet).

Mit welchen Kältemitteln arbeiten Kältemittel-Wärmetauscher?

Kältemittel-Wasser-Wärmetauscher arbeiten mit den folgenden Kältemitteln zusammen:

• R32 - Difluormethan. Dieses Kältemittel wird in Klimaanlagen, Wärmepumpen und Kälteanlagen verwendet, z. B. im Lebensmitteltransport (Kühllastwagen).
• R404A - eine Mischung aus Difluormethan, Pentafluorethan und Hexafluorpropen. Dieses Kältemittel wird in der industriellen Kältetechnik eingesetzt.
• R407C - eine Mischung aus Difluormethan, Pentafluorethan und Octafluorpropan. Es wird in Klimaanlagen und Kälteanlagen verwendet.
• R410A - eine Mischung aus Difluormethan und Pentafluorethan. Derzeit eines der beliebtesten Kältemittel. Es wird in Klimaanlagen und Wärmepumpen eingesetzt.
• R290 - ähnlich wie die oben genannten, vollkommen sicher, in den letzten Jahren immer beliebter werdendes Kältemittel.

Kältemittel-Wärmetauscher sind so konzipiert, dass sie effizient Wärme zwischen dem Kältemittel und dem Medium austauschen können, das gekühlt werden soll. Die oben genannten Gase werden aufgrund ihrer guten thermodynamischen Eigenschaften und chemischen Stabilität verwendet. Dank der Zusammenarbeit mit diesen Kältemitteln sind Kältemittel-Wasser-Wärmetauscher in Klimaanlagen, Wärmepumpen, industrieller Kühlung und Eisherstellung effizient und zuverlässig.

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Was unterscheidet den Kältemittel-Wärmetauscher von einem klassischen Plattenwärmetauscher?

Der Kältemittel-Wärmetauscher unterscheidet sich von einem klassischen Flüssig-Flüssig-Wärmetauscher durch seine Konstruktion, die die Handhabung von Gasen ermöglicht. Zu diesen Unterschieden gehören das Vorhandensein eines Anschlusses für gasförmige Medien und eine Konstruktion, die dem Wärmetauscher eine Beständigkeit gegenüber hohen Drücken von bis zu 45 bar (4,5 MPa) verleiht. Im Vergleich dazu sind Plattenwärmetauscher für die Handhabung von Flüssigkeiten in der Regel nur bis zu 20-30 bar zertifiziert.

Verwendung eines klassischen Plattenwärmetauschers anstelle eines Freon-Wärmetauschers für eine Wärmepumpe

Einige Leute sind der Meinung, dass sie eine Anlage mit einem Kältemittel wie R32, R404, R407, R410, R290 oder ähnlichem entwerfen können, wobei sie sicher sind, dass die Druckparameter von etwa 25-30 bar nicht überschritten werden. Dies würde die Möglichkeit bieten, einen Standard-Plattenwärmetauscher zu verwenden - einen kostengünstigeren -, der für 30 bar zertifiziert ist. Es handelt sich jedoch eher um voreilige und riskante Maßnahmen, wie wir im Folgenden zeigen werden:

• Die Druckschwankungen bei gasförmigen Medien sind im Wesentlichen unkontrolliert, und diese Medien neigen zu plötzlichen Druckschwankungen je nach Temperaturänderungen, für die ein herkömmlicher Wärmetauscher in der Regel nicht ausgelegt ist (Risiko von Undichtigkeiten).
• Darüber hinaus erreichen gasförmige Medien mit steigender Temperatur schnell wesentlich höhere Drücke, und in einigen Systemen kann der Druck bereits bei Erreichen von 30-35 Grad Celsius 25-30 bar überschreiten. Dies bedeutet, dass wir gezwungen wären, unsere häusliche Wärmepumpe (professionell oder von einem Kälteaggregat - das ist egal) nur bei extrem niedrigen Temperaturen zu verwenden, was sie offensichtlich funktionsunfähig machen würde.
• Ein weiterer Aspekt ist die Einhaltung von Garantien durch die Hersteller von Wärmetauschern. In den meisten Fällen kann allein die Verwendung eines Wärmetauschers mit einem maximalen Betriebsdruck von 30 bar - mit gasförmigen Medien oder Kältemittel - bereits zum Verlust der Garantie führen, da dies als nicht bestimmungsgemäße Verwendung gilt. Die Begründung, dass in unserem System keine Drücke über 30 bar aufgetreten sind, verfehlt im Grunde genommen den Zweck, denn jeder Sachverständige wird sagen, dass die genannten Medien dazu neigen, bei weitem höhere Drücke zu arbeiten, und im Grunde genommen werden wir nicht in der Lage sein, zu beweisen, dass die in unserem System angegebenen Parameter nicht überschritten wurden. Spuren von Löt- oder Schweißnähten an den Anschlüssen sind in der Regel ein offensichtliches Indiz für die Verwendung von gasförmigen Medien. Daher sollte man sich überlegen, ob es sinnvoll ist, sein eigenes Wärmepumpensystem zu riskieren - wahrscheinlich ist der Kauf eines professionellen Wärmetauschers für Kältemittel immer die bessere Lösung.