Betriebsverhalten von Hubkolbenverdichtern beim Einsatz nichtazeotroper Kältemittelgemische

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In der Literatur werden Messungen mit nichtazeotropen Kältemittelgemischen behandelt, bei denen die zuvor berechneten Energieeinsparungen an Versuchsanlagen nicht dokumentiert werden konnten. Einige Autoren führen die Abweichungen zwischen Berechnung und Messung auf das Verhalten des Kältemittelverdichters zurück. Daher wurde das Betriebsverhalten eines Hubkolbenverdichters an einem speziellen Prüfstand untersucht, wobei verschiedene Kältemittel und deren Mischungen (R12, R22/R114, R13B1/R114) eingesetzt wurden. Ein Verdichtersimulationsprogramm wurde entwickelt, um den Arbeitszyklus von Kältemittelverdichtern mit nichtazeotropen Gemischen zu berechnen. Die Zustandsänderungen des Arbeitsstoffes werden mit der Redlich-Kwong-Soave-Gleichung ermittelt. Die Messergebnisse zeigen, dass bei identischen äußeren Bedingungen Unterschiede von bis zu 10% in den Kennzahlen Gütegrad und Liefergrad je nach eingesetztem Arbeitsstoff auftreten. Ein Vergleich der Rechenergebnisse mit Messwerten belegt die Eignung des Simulationsprogramms zur Berechnung des Verdichterverhaltens. Es wird erläutert, dass Verdichter in Kälte- oder Wärmepumpenanlagen bei unterschiedlichen Gemischen nicht einheitlich arbeiten, da sich Druckverhältnis, Drehzahl und die Verdichterkennzahlen erheblich ändern können. Zudem hat das gewählte Kältemittel einen geringeren, aber spürbaren Einfluss auf die Güte- und Liefergrade. Diese Faktoren – Druckniveaus, Drehzahl und Arb