Funktionsprinzip der luftgekühlten mechanischen Kompressionskühlung im Labor

1.Kompression

Das gasförmige Kältemittel mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck strömt aus dem Verdampfer und wird vom Kompressor angesaugt. Der Kompressor verrichtet an diesem Teil des Gases Arbeit (unter Verbrauch elektrischer Energie) und verdichtet es stark. Wenn sich das Kältemittel in überhitzten Dampf mit hoher Temperatur und hohem Druck verwandelt, ist die Temperatur des Dampfes deutlich höher als die Umgebungstemperatur, wodurch die Wärmeabgabe nach außen ermöglicht wird.

2. Kondensation

Der Kältemitteldampf mit hoher Temperatur und hohem Druck gelangt in den Kondensator (üblicherweise ein Rippenrohrwärmetauscher aus Kupferrohren und Aluminiumlamellen). Der Ventilator strömt die Umgebungsluft über die Kondensatorlamellen. Anschließend gibt der Kältemitteldampf Wärme an die strömende Luft im Kondensator ab. Durch die Abkühlung kondensiert er allmählich vom gasförmigen Zustand zu einer Flüssigkeit mittlerer Temperatur und hohen Drucks. An diesem Punkt wird die Wärme vom Kältesystem an die Außenumgebung abgegeben.

3. Erweiterung

Das flüssige Kältemittel mittlerer Temperatur und hohen Drucks fließt durch einen engen Kanal durch die Drosselvorrichtung, die zum Drosseln und Reduzieren des Drucks dient, ähnlich wie wenn man die Öffnung einer Wasserleitung mit dem Finger blockiert. Wenn der Druck des Kältemittels plötzlich abfällt, sinkt auch die Temperatur stark und es entsteht ein Niedertemperatur- und Niederdruck-Gas-Flüssigkeits-Zweiphasengemisch (Nebel).

4. Verdunstung

Das Niedertemperatur- und Niederdruck-Gas-Flüssigkeitsgemisch gelangt in den Verdampfer, und ein weiterer Ventilator zirkuliert die Luft im Inneren des Gehäuses durch die kalten Verdampferlamellen. Die Kältemittelflüssigkeit absorbiert die Wärme der durch die Lamellen im Verdampfer strömenden Luft, verdampft schnell und verwandelt sich wieder in ein Niedertemperatur- und Niederdruckgas. Durch die Wärmeaufnahme sinkt die Temperatur der durch den Verdampfer strömenden Luft deutlich, wodurch die Prüfkammer gekühlt wird.

Anschließend wird dieses Gas mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck wieder in den Kompressor gesaugt, wodurch der nächste Zyklus eingeleitet wird. Auf diese Weise wiederholt sich der Zyklus endlos. Das Kühlsystem „bewegt“ die Wärme im Inneren der Box kontinuierlich nach außen und gibt sie über den Ventilator an die Atmosphäre ab.