So funktioniert die Wärmeübertragung in einem Kaltwassersatz

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Die Wärmeübertragung bei einem Kaltwassersatz

Ein Prozesskühler, meist auch Kältesatz oder Chiller genannt, ist das wichtigste Element in einem Kühlsystem industrieller Anwendungen. Über einen geschlossenen Kreislauf wird Kühlflüssigkeit zu dem Prozess gepumpt, an dem Wärme abgeführt werden soll. Die Temperatur der erwärmten Kühlflüssigkeit wird danach im Kaltwassersatz erneut auf die gewünschte Vorlauftemperatur gesenkt und wieder zur Wärmequelle transportiert. Die kompakten All-In-One-Geräte der TCX-Serie von Atlas Copco sind werksseitig mit Pumpe und Tank ausgestattet. Vorlauf und einen Rücklauf des Kühlmittelkreises werden einfach mit den dafür vorgesehenen Anschlüsse verbunden.

Wie ein Kaltwassersatz die Prozesskälte erzeugt

Ein Blick in einen Kältesatz der TCX-Serie zeigt, wie der interne Kältekreislauf aufgebaut ist. Kompressionskältemaschinen folgen alle demselben Prinzip. Das Kältemittel durchläuft die vier Stationen Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger und Expansionsventil. Die Grundlage für das Verfahren legte bereits der französische Physiker und Ingenieur Nicolas Léonard Sadi Carnot vor rund 200 Jahren mit dem Carnot-Prozess. Dieses Prinzip nutzen alle Kompressionskältemaschinen wie auch Kühlschränke und Wärmepumpen.

1. Verdampfer:

Die erwärmte Kühlflüssigkeit fließt in den Kältesatz und trifft am Verdampfer auf einen geschlossenen Kältekreis mit Kältemittel. Die abzuführende thermische Energie wird in dem Wärmeübertrager von der rückgeführten Kühlflüssigkeit auf das Kältemittel übertragen. Das erwärmte Kältemittel verdampft. Die Temperatur der Kühlflüssigkeit auf die gewünschte Vorlauftemperatur abgekühlt und zur Wärmequelle zurückgepumpt.

2. Verdichter:

Das gasförmige Kältemittel strömt zu einem Verdichter. Der erhöhte Druck führt dazu, dass sich die Temperatur des Mediums weiter erhöht.

3. Verflüssiger:

Der Kältemitteldampf strömt weiter in den Verflüssiger. Hier findet in einem Luftstrom die Wärmeübertragung vom Kältemittel zur Umgebungsluft statt. Der Kältemitteldampf kühlt sich ab und wechselt in den flüssigen Aggregatzusand. Ein Kaltwassersatz kommt grundsätzlich mit einer vergleichsweisen geringen Kältemittelfüllmenge aus. Der Verflüssiger der TCX-Baureihe ist in Microchannel-Technologie ausgeführt. Er arbeitet sehr effizient und benötigt nochmals 30 % weniger Kältemittel als ein üblicher Rippenrohr-Wärmetauscher. Dadurch ergeben sich zwei wesentliche Vorteile: Die potenziellen Wartungskosten sinken und der Prozesskühler lässt sich umweltfreundlicher betreiben.

4. Expansionsventil:

Das Kältemittelmittel fließt weiter zu einem Expansions- oder Entspannungsventil.

Es dehnt sich schlagartig aus. Das bewirkt, dass der Druck und die Temperatur des Kältemittels sinkt. Das flüssige Kältemittel wird wieder zum Verdampfer geleitet und der Prozess beginnt von Neuem.

Kompakt und energiesparend: Die Kaltwassersätze der TCX-Serie

Von 4 bis 90 kW reicht die Kühlleistung der kompakten All-In-One-Gerätemit luftgekühlten Verflüssiger und eingebautem Hydraulikmodul. Der geregelte und frei einstellbare Temperaturbereich der Kühlflüssigkeit reicht von -5°C bis + 25°C. Der innovative Elektronikon® Mk Touch-Controller gehört zur Standardausstattung. Per SMARTLINK ist eine 24/7-Fernüberwachung möglich und macht die Baureihe Industrie 4.0 tauglich. Die TCX-Serie arbeitet höchst energieeffizient und erfüllt die EcoDesign-Richtlinien 2021 (2009/125/EC).

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