Lernfeld 11 · Prüfung Teil 2

Verdampfer

Verdampfer in der Kältetechnik: Luftkühler, Platten- und Rohrbündelapparate, trockene und überflutete Verdampfung, Lamellenabstand, Abtauung und Auslegung.

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Darum geht es

Im Verdampfer nimmt das Kältemittel bei niedrigem Druck Wärme auf und verdampft. In der Gewerbekälte ist das meist ein Lamellenrohr-Luftkühler mit Ventilator, in Kaltwassersätzen ein gelöteter Plattenwärmeübertrager oder ein Rohrbündelapparat. Beim trockenen Verdampfer (Trockenexpansion) regelt das Expansionsventil die Einspritzung so, dass am Austritt überhitzter Dampf ankommt. Beim überfluteten Verdampfer ist der Apparat mit Flüssigkeit gefüllt; ein Abscheider trennt Dampf und Flüssigkeit. Das ergibt einen besseren Wärmeübergang, braucht aber mehr Kältemittel.

Die Leistung hängt von Fläche, Wärmedurchgangskoeffizient und mittlerer Temperaturdifferenz ab. Die Differenz zwischen Lufteintritt und Verdampfungstemperatur bestimmt auch die Luftfeuchte im Raum: Je kleiner sie ist, desto weniger Wasser schlägt sich nieder und desto weniger trocknet die Ware aus. Für Obst und Gemüse wählt man darum große Flächen mit kleiner Differenz. Bei Verdampfungstemperaturen unter 0 °C bildet sich Reif. Tiefkühl-Luftkühler haben deshalb größere Lamellenabstände als Kühler für Räume über 0 °C.

Reif isoliert und verengt den Luftweg, Saugdruck und Leistung fallen. Abgetaut wird je nach Raumtemperatur mit Umluft, elektrisch oder mit Heißgas. In der Tiefkühlung werden Tropfwasserwanne und Ablauf beheizt, der Ablauf erhält Gefälle und einen Geruchsverschluss außerhalb des Raumes. Nach dem Abtauen laufen die Ventilatoren erst wieder an, wenn das Wasser abgetropft und der Block kalt ist. Große Luftkühler mit mehreren Einspritzsträngen werden über eine Verteilerspinne gespeist und brauchen ein Expansionsventil mit äußerem Druckausgleich.

Das solltest du dir merken

Trockenexpansion heißt vollständig verdampfen und leicht überhitzt austreten.
Kleine Temperaturdifferenz am Luftkühler hält die Luftfeuchte im Raum hoch.
Tiefkühlung braucht größere Lamellenabstände und beheizte Abläufe.
Vereisung senkt Luftstrom, Saugdruck und Kälteleistung.
Nach dem Abtauen erst abtropfen lassen, dann Ventilatoren starten.

Formeln

Kälteleistung über den Wärmedurchgang: $Q ˙_{0} = k \cdot A \cdot Δ t_{m}$; $k$ Wärmedurchgangskoeffizient in W/(m² K), $A$ Fläche in m², $Δ t_{m}$ mittlere Temperaturdifferenz in K
Logarithmische mittlere Temperaturdifferenz: $Δ t_{m} = \frac{Δ t _{gr} - Δ t _{kl}}{l n ( Δ t _{gr} /Δ t _{kl} )}$; $Δ t_{gr}$ und $Δ t_{kl}$ größte und kleinste Differenz zwischen Luft und Kältemittel

Typische Fehler in der Prüfung

Beim Wärmedurchgang Watt mit Kilowatt verwechselt und um den Faktor 1000 daneben gelegen.
Das einfache statt des logarithmischen Mittels genommen.
Den Tropfwasserablauf im Tiefkühlraum ohne Heizung verlegt.
Eine Verteilerspinne mit einem Expansionsventil mit innerem Druckausgleich kombiniert.

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Zufallszahlen

Die Luft tritt mit $7 ° C$ in einen Luftkühler ein und mit $4 ° C$ wieder aus. Das Kältemittel verdampft bei $- 5 ° C$ .

Berechnen Sie die logarithmische mittlere Temperaturdifferenz in K. Runden Sie auf zwei Nachkommastellen.

Tipps aus der Werkstatt

Faustregel für die Luftfeuchte im Kühlraum: Je kleiner die Differenz zwischen Lufteintritt und Verdampfungstemperatur, desto feuchter bleibt der Raum und desto weniger trocknet die Ware aus. Bei der mittleren Temperaturdifferenz verlangt die Prüfung oft das logarithmische Mittel; das einfache Mittel liegt immer etwas zu hoch.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

13 Aufgaben zu „Verdampfer“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

Jetzt üben

Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Mechatroniker/-in für Kältetechnik, Lernfeld 11 (Wärmeübertrager, Drosselorgane und Bauteile auswählen und montieren). Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.