Kohlendioxid wird unter anderem als Alternativkältemittel in PKW-Klimaanlagen diskutiert. Auf Grund der Betriebsparameter ist die Verwendung eines inneren Wärmeübertragers in diesen Systemen notwendig. Der innere Wärmeübertrager ist im einstufigen Kältemittelkreislauf nach dem Gaskühler und vor dem Expansionsventil auf der Hoch- bzw. nach dem Akkumulator und vor dem Verdichter auf der Niederdruckseite angeordnet. Das Kältemittel auf der Saugseite des Verdichters wird überhitzt, während das Kältemittel auf der Hochdruckseite unterkühlt wird. Die Bilanzierung des Kältemittelkreislaufes ergibt für verschiedene Kältemittel, wie z.B. R290 bzw. R134a, eine Verbesserung der Leistungszahl des Kältemaschinen- bzw. Wärmepumpenprozesses. Im Bereich der PKW-Klimatisierung sind im wesentlichen zwei Bauarten bekannt. Es wird ein Koaxialrohr verwendet bzw. wird der Akkumulator in geeigneter Bauweise mit dem inneren Wärmeübertrager kombiniert. Welche der beiden Varianten eingesetzt wird, hängt im wesentlichen von dem im Fahrzeug zur Verfügung stehenden Bauraum bzw. Kostenaufwand für die verschiedenen Komponenten ab. Um den Einfluss der Effizienz des inneren Wärmeübertragers auf den gesamten Prozess darstellen zu können, werden für die Berechnungen zunächst Randbedingungen festgelegt. In der Diskussion der ausführlich dargelegten Prozessberechnungen wird zunächst festgestellt, dass die Verwendung eines inneren Wärmeübertragers in PKW-Klimaanlagen mit Kohlendioxid als Kältemittel auf Grund der stoffspezifischen Eigenschaften des Kohlendioxids empfehlenswert ist. Die Verringerung des optimalen Betriebsdruckes sowie des Massenstromes (kleinere Strömungsquerschnitte bei konstantem Druckverlust) wird in Bezug auf die Festigkeitsauslegung der Komponenten bzw. sicherheitstechnischer Aspekte bei der Verwendung eines inneren Wärmeübertragers positiv bewertet. Die Abnahme der Kälteleistung bzw. der Leistungszahl bei Gaskühleraustrittstemperaturen von 20 Grad C bis 30 Grad C ist im Teillastbetrieb der Anlage ohne wesentlichen Einfluss auf das Gesamtsystem. Die Bereitstellung der benötigten Kälteleistung bzw. die erreichbare Leistungszahl bei hohen Gaskühleraustrittstemperaturen hat Vorrang. Ein weiterer wichtiger Punkt für die Auslegung des Systems ist der zum gegenwärtigen Zeitpunkt für die PKW-Klimaanlage maximale Betriebsdruck von 14 MPa.
Der effektive Einsatz des inneren Wärmeübertragers in transkritischen CO2-Prozessen
The effective using of the internal heat exchanger in transcritical CO2-processes
KI - Luft- und Kältetechnik ; 39 , 8 ; 344-348
2003
5 Seiten, 12 Bilder, 11 Quellen
Aufsatz (Zeitschrift)
Deutsch
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