§ 15

Der Zyklusprozess aus log p-h-Diagramm

Wie viel Kältemittel sollte zirkulieren, und was sollten Kompressor und Kondensator schaffen?

Antwort: Har du tegnet kredsprocessen ind i log p-h-diagrammet, kan du aflæse entalpien i de fire punkter: 1 sugegas ind i kompressoren, 2 trykgas ud af kompressoren, 3 væske før ekspansionsventilen og 4 efter ventilen (h4 = h3). Beregneren regner, hvor stor en massestrøm kølemiddel der skal cirkulere for at give den ønskede kuldeydelse, hvad kompressoren skal levere, hvad kondensatoren skal af med, og anlæggets COP.

Formel

Massestrøm ṁ = Q0 ÷ (h1 − h4), og h4 = h3 ved isenthalp drøvling

Kompressoreffekt P = ṁ × (h2 − h1)

Kondensatorydelse Qk = ṁ × (h2 − h3) = Q0 + P

COP = (h1 − h4) ÷ (h2 − h1)

Symbole und Einheiten in der Formel
Symbol	Bedeutung	Einheit
q0	Gewünschte Kühleistung	kW
h1	h1: Sauggase in den Kompressor	kJ/kg
h2	h2: Druckgase aus dem Kompressor	kJ/kg
h3	h3 = h4: væske før ekspansionsventilen	kJ/kg
=	Massenfluss Kältemittel	kg/h
=	Kompressorleistung zum Kältemittel	kW
=	Kondensatorleistung	kW
=	COP (køl)
=	Kälteistung pro kg (spezifische Kühlfähigkeit)	kJ/kg

Gültigkeit und Quelle

Quelle: Energiebilanz des Kältekreislaufes (h, log p-Diagramm), Enthalpien mit IIR-Referenz

Gilt nicht, wenn

Verwende Enthalpien aus dem gleichen Diagramm oder der gleichen Tabelle (gleiche Referenzbedingung). Die Standardwerte passen zu R134a bei −10 °C Verdampfung, 5 K Überhitzung und 40 °C Kondensation mit echter Verdichtung. Die Leistung zum Kältemittel ist nicht die von der Elektromotor aufgenommene Leistung: addiere Motor- und mechanische Verluste.

Rechenbeispiel

Die eigenen Standardwerte des Rechners sind eingesetzt. Die Zahlen sind mit genau der Formel berechnet, die das Werkzeug verwendet.

Sat ind

Gewünschte Kühleistung10 kW
h1: Sauggase in den Kompressor397 kJ/kg
h2: Druckgase aus dem Kompressor440 kJ/kg
h3 = h4: væske før ekspansionsventilen256 kJ/kg

Geber

Massenfluss Kältemittel255 kg/h
Kompressorleistung zum Kältemittel3,05 kW
Kondensatorleistung13,05 kW
COP (køl)3,28
Kälteistung pro kg (spezifische Kühlfähigkeit)141 kJ/kg

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Sådan bruger du den

Til eksamen, ved dimensionering og ved fejlsøgning tegner du kredsprocessen ind i log p-h-diagrammet. Med entalpierne i de fire punkter kan du regne massestrøm, kompressoreffekt, kondensatorydelse og COP.

Schritt für Schritt

Tegn kredsprocessen ind med fordampning, overhedning, kompression, kondensering og underkøling.
Aflæs h1, h2 og h3 (h4 = h3).
Indtast den ønskede kuldeydelse.
Aflæs massestrøm, effekter og COP.

Typische Fehler

At blande entalpier fra diagrammer med forskellig reference.
At bruge h2 for isentrop kompression som virkelig.
At glemme, at h4 = h3.

Beispiele aus dem Alltag

R134a-anlæg på 10 kW

Et R134a-kølerum med −10 °C fordampning, 5 K overhedning og 40 °C kondensering. Du aflæser h1 = 397, h2 = 440 og h3 = 256 kJ/kg.

Gewünschte Kühleistung: 10 kW
h1: Sauggase in den Kompressor: 397 kJ/kg
h2: Druckgase aus dem Kompressor: 440 kJ/kg
h3 = h4: væske før ekspansionsventilen: 256 kJ/kg

Es bedeutet: Der skal cirkulere 255 kg/h. Kompressoren skal give 3,05 kW, kondensatoren skal af med 13,05 kW, og COP er 3,28.

Samme anlæg med underkøling

Med 5 K ekstra underkøling falder h3 til ca. 249 kJ/kg.

Gewünschte Kühleistung: 10 kW
h1: Sauggase in den Kompressor: 397 kJ/kg
h2: Druckgase aus dem Kompressor: 440 kJ/kg
h3 = h4: væske før ekspansionsventilen: 249 kJ/kg

Es bedeutet: Massestrømmen falder til 243 kg/h, og COP stiger til 3,44, fordi hvert kg nu giver 148 kJ/kg.

Faustregel

Kondensatoren skal af med kuldeydelsen plus kompressoreffekten.

So überprüfst du die Antwort

Kondensatorydelse = kuldeydelse + kompressoreffekt.