Kältetechnik

Auslegung, Bau und experimentelle Untersuchung einer Stirling-Kältemaschine für die Tiefkühlung in Supermärkten

Das Hauptziel des beschriebenen Forschungsvorhabens der Universität-Gesamthochschule-Essen ist die Entwicklung einer Stirling-Kältemaschine für die Kältebereitstellung bei Temperaturen zwischen 50 und 20°C. Aufgrund des Verbotes des Kältemittels R22 seit dem Jahr 2000 besteht für verschiedene Bereiche der Kältetechnik ein Bedarf an alternativen Kältemitteln oder Kälteerzeugungsverfahren. Das Projekt wird mit Bundesmitteln durch den Projektträger Jülich PTJ gefördert.

 

Zusammenfassung

Seit der Einführung der FCKW-Halon-Verbots-Verordnung im Jahre 2000 ergibt sich ein Bedarf an technischen Veränderungen in der Kältebereitstellung. Für das bisher eingesetzte Kältemittel R22, welches klimaschädlich ist, gibt es keine vollends zufriedenstellenden Substituenten. In dem vorliegenden Forschungsprojekt entwickelten und erprobten die Beteiligten deshalb ein Kälteerzeugungsverfahren auf Grundlage des Stirling-Motors. Die Zielstellung war, Prototypen für den Einsatz in Supermärkten und damit für Temperaturen zwischen -50 °C und -20 °C zu entwickeln. Es wurden bereits entwickelte Stirling-Motoren verwendet und anhand aufwendiger Messtechnik auf ihre Leistung in diesem Einsatzfeld geprüft.

Bekannt war, dass die Leistung von Stirling-Kältemaschinen (StK) mit Abnahme der erforderlichen Kältebetriebstemperatur steigt, weshalb die Technik bisher v.a. in Randbereichen nahe dem absoluten Nullpunkt eingesetzt wird.

Die Untersuchungen zeigen aber, dass auch bei deutlich höheren Temperaturen der Kälteerzeugung ein energetisch und wirtschaftlich sinnvoller Einsatz von StK möglich ist. 

 

Ergebnisse:

  • Beim Vergleich der Leistungsdaten einer StK mit denen der marktüblichen Kaltdampf-Kältemaschinen zeigt sich eine gleichwertige Einsetzbarkeit. Es fehlen aber noch weitere Betriebserfahrungen.
  • Durch die experimentelle Untersuchung des Wärmeübergangs im Regenerator der Stirling-Maschine lassen sich die ablaufenden Prozesse nun besser simulieren als zuvor.
  • Es konnten Schwachstellen am Wärmetauscher lokalisiert und im Folgenden eine neue Variante mit einem verbesserten Wärmeüberträger gefertigt werden, die der optimalen Kälteleistung 30 % näher kommt.
  • Der Bereich zulässiger Betriebsparameter wurde ermittelt. Die StK stellte sich als sehr betriebssicher heraus.

Weitere Projektdaten

Projekttitel: Auslegung, Bau und experimentelle Untersuchung einer Stirling-Kältemaschine für 

die Tiefkühlung in Supermärkten

Projektnummer: 0327213

Projektzeitraum: 1998 - 2001

Projektort: Deutschland (Nordrhein-Westfalen)

Projektansprechpartner:

Herr Prof. Dr-Ing. Steimle

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Quelle: Technische Informationsbibliothek Hannover (TIB)