Kühlschrank
Ein Kühlschrank dient dazu, einen umschlossenen Raum, den Innenraum, abzukühlen. Sein Wirkprinzip entspricht dem der Wärmepumpe. Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass bei einer Wärmepumpe Wärme von außen nach innen transportiert wird. Bei einem Kühlschrank dagegen geht es darum, Wärme von innen nach außen zu transportieren.
Aufbau und Wirkungsweise eines Kühlschrankes
Bild 1 zeigt den Aufbau eines Kühlschrankes. Genauer handelt es sich um einen Kompressionskühlschrank. Das ist die Bauart, die heute weitgehend verwendet wird. Eine andere Form ist der Absorptionskühlschrank.
Die wichtigsten Teile sind der Verdampfer im Inneren des Kühlschrankes, der Kompressor, der Verflüssiger und ein Kapillarrohr, das wie ein Ventil wirkt. Verflüssiger und Kapillarrohr befinden sich in der Regel an der Rückseite des Kühlschrankes.
Als Arbeitsmittel oder Kühlmittel, das sich in den Rohrleitungen befindet, werden Flüssigkeiten mit einer sehr niedrigen Siedetemperatur verwendet. Dazu gehören solche Stoffe wie Frigen-12 mit einer Siedetemperatur von -24,9 °C und Frigen-22 mit einer Siedetemperatur von -40,6 °C. Diese Stoffe enthalten aber FCKW, das mitverantwortlich für das Ozonloch in der Atmosphäre ist. Deshalb hat man seit etwa 1990 Arbeitsmittel für Kühlschränke entwickelt, die kein FCKW mehr enthalten.
Aufbau eines Kühlschrankes
Die Wirkungsweise eines Kühlschrankes ist aus Bild 2 erkennbar. Der Verdampfer befindet sich im Inneren des Kühlschrankes, also im Kühlraum. Dort verdampft das Arbeitsmittel. Die dafür notwendige Wärme, die Verdampfungswärme, wird der Luft und den im Kühlschrank befindlichen Lebensmitteln entzogen. Mit dem elektrisch angetriebenen Kompressor wird einerseits der Dampf aus dem Verdampfer abgesaugt und andererseits in den Verflüssiger gepresst. Durch dieses Zusammenpressen erhöhen sich - ähnlich wie bei einer Luftpumpe - Druck und Temperatur des Dampfes.
Im Verflüssiger kondensiert aufgrund des höheren Druckes das Arbeitsmittel, da bei höherem Druck der Siedepunkt höher liegt. Dabei wird Kondensationswärme frei, die über die Kühlrippen an der Rückseite des Kühlschrankes an die umgebende Luft abgegeben wird. Anschließend strömt das Arbeitsmittel durch ein Kapillarrohr. Dadurch verringert sich der Druck im Kühlmittel. Das Arbeitsmittel gelangt wieder in den Verdampfer. Der Kreislauf beginnt von Neuem.
Kreislauf des Arbeitsmittels bei einem Kühlschrank
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Stand: 2010
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