SUCHE
-
News
16.12.2013 | Abdichtung einer Kältemaschine
zurück zur ÜbersichtThermodynamik, Festigkeitslehre, Produktentwicklung, Dichtungstechnik: Beim Bau einer mobilen Kältemaschine für Demonstrationszwecke ist interdisziplinäres Ingenieurdenken gefordert.
(David Schelker und Markus Krütli, Institut für Energiesysteme und Fluid-Engineering, ZHAW Winterthur) Ingenieurstudenten der ZHAW können in den Studiengängen Energie- und Umwelttechnik und Maschinentechnik eine Ausbildung in Kältetechnik erfahren. Für den Einsatz in der Lehre und zu Demonstrationszwecken wurde am Institut für Energiesysteme und Fluid-Engineering (IEFE) der ZHAW School of Engineering eine mobile Kältemaschine entwickelt, welche alle relevanten Komponenten und Vorgänge bei der Kälteerzeugung anschaulich aufzeigt und so für Studenten und Interessierte den Einstieg ins Thema Kälte erleichtert. Nicht nur Kühlschränke und Klimaanlagen, sondern auch noch viele andere Anwendungen von Kältemaschinen führen dazu, dass die Erzeugung von Kälte in der Schweiz rund 14 % des elektrischen Stromverbrauchs verursacht. Es handelt sich um einen sehr energieaufwändigen Prozess, der dringend mit mehr Sensibilität betrachtet werden sollte.
Das einmalige Herzstück der Maschine sind die beiden eigens konstruierten Wärmetauscher (Verdampfer und Kondensator), welche vollständige Einsicht in die Zustandsänderungen des Kältemittels bieten. Unter grossen Schaugläsern soll das Kältemittel in schmalen Kanälen gut sichtbar kondensieren resp. verdampfen. Die Konstruktion muss einem Prüfdruck von 16 bar standhalten können. Entsprechend dick mussten die Gläser dimensioniert werden. Bei der Abdichtung der Schaugläser konnte das IEFE auf die Unterstützung der Kubo Tech AG zählen. Auf Grund der physikalischen Randbedingungen werden Flachdichtungen eingesetzt. Bei der Materialwahl für die Dichtung war das zentrale Thema die gleichzeitige Beständigkeit gegenüber dem Kältemittel R134a und dem Schmieröl für den Verdichter. Die Schmierung erfolgt mit einem Öl auf Polyolester (POE) Basis, wie es in der Kältetechnik üblich ist. Es bietet den Vorteil, dass es im Kältemittel gut löslich ist und dadurch im Kältekreis leicht mittransportiert werden kann. Eine Teflon Dichtung vom Typ Gylon® blau Style 3504 ist vom Gesichtspunkt der chemischen Beständigkeit her ideal und kommt zudem mit einer minimalen Flächenpressung von gerade einmal 9 N/ mm2 aus. Nach einer umfangreichen Recherche des IEFE und intensiven Abklärungen durch Kubo Tech AG zur Materialverträglichkeit wurde aber eine Lösung mit einer NBR-Flachdichtung gefunden. Deren Mindestflächenpressung ist rund zwei Drittel kleiner als die der Gylon® Dichtung und reduziert so die ohnehin schon grosse Belastung der Gläser. Um die Beständigkeit gegenüber dem Esteröl gewährleisten zu können, darf der Nitrilanteil der NBR-Dichtungen jedoch 36 % nicht unterschreiten. Durch diese Massnahme konnte die Kältemaschine erfolgreich abgedichtet und in Betrieb genommen werden.
Bei ersten Einsätzen an Messen, Infotagen und im Unterricht hat die Maschine ihre Zuverlässigkeit bereits unter Beweis gestellt.
Facebook
Google+
Xing
Weiterempfehlen
