M. Wetzel

Zur Reduzierung der Emission ozon- und klimaschädigender Gase werden FCKW und FKW vermehrt durch natürliche Kältemittel (z.B. CO2, NH3, Propan) ersetzt. Als ein solches natürliches Kältemittel wird CO2 aufgrund guter Wärmeübertragungseigenschaften und vorteilhafter Stoffeigenschaften für den Einsatz als Kältemittel heutzutage bereits eingesetzt, z.B. (Tief-)Kühlung, Busklimaanlagen und Wärmepumpen. Neben der Wahl des Kältemittels hat auch die Verdampfergeometrie Einfluss auf die Effektivität des Systems. So werden bspw. innenstrukturierte Rohre zur Verbesserung der Rohrbenetzung und somit zur Steigerung des Wärmeübergangs erprobt. Dabei kann die Verbesserung des Wärmeübergangs die strukturbedingte Druckverlust-Erhöhung deutlich übersteigen. Aufgrund der Schmierung von Kompressoren in realen Kältesystemen und der somit bedingten Ausbildung eines Kältemittel-Öl-Gemischs im Kreislauf wird die Leistungsfähigkeit eines Verdampfers auch durch die Ölkonzentration im Kältemittel beeinflusst.

Um den Einfluss der Verdampfergeometrie und des Ölgehalts im Kältemittel auf Wärmeübergang und Druckverlust zu untersuchen, werden am Institut für Thermische Verfahrenstechnik Versuche zum Strömungssieden von CO2-Öl-Gemischen durchgeführt. Neben einer konventionellen Glattrohrmessstrecke wird eine innenstrukturierte Kupfermessstrecke (s. Abbildung) hinsichtlich einer Effizienzsteigerung untersucht. Als Öl wird ein in Tieftemperaturkälteanlagen eingesetztes, mit in CO2 vollständig lösliches POE Öl verwendet.

Abbildung:  Cuprofin-Rohre (Quelle: Wieland)

Ziel dieser Bachelorarbeit ist die experimentelle Untersuchung des Einflusses von Kältemaschinenöl auf den Wärmeübergang und Druckverlust beim Strömungssieden von CO2 im innenstrukturierten Rohr und die Erstellung eines Vergleichs zu vorhandenen Messdaten aus Reinstoffversuchen.