Untersuchung von Ejektor-Kälteanlagen beim Einsatz in tropischen Gebieten

In Folge der globalen Erwärmung sollen die bisher verwendeten umweltschädlichen Kältemittel durch umweltfreundlichere Kältemittel ersetzt werden. In tropischen Anwendungen wird bis heute noch häufig FCKW R12 oder das teilhalogenierte H-FCKW R22 eingesetzt. Neuere Anlagen setzen mittlerweile FKW R134a oder das größenteils aus R134a bestehende FKW Gemisch R407C ein. Der Einsatz eines Ejektors anstelle der herkömmlichen Drossel ermöglicht, je nach den vorherrschenden Randbedingungen, eine Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades von Kältekreisläufen und Wärmepumpen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit werden in einem ersten Schritt mögliche Einsatzgebiete für Ejektoren in Kältekreisläufen in tropischen Gebieten untersucht und die mögliche COP-Verbesserung abgeschätzt. In einem zweiten Schritt werden erstmalig theoretische, experimentelle und numerische Ergebnisse der Untersuchung eines CO2-Ejektor-Kältekreislaufes für die vielversprechenden Einsatzmöglichkeit der gewerblichen Kältetechnik in tropischen Gebieten präsentiert. Die Verluste, die bei der Drosselung des Kältemittels in herkömmlichen Anlagen auftreten, sollen mit Hilfe des Ejektors reduziert werden. Hauptziel der Untersuchungen ist es, die mögliche COP Verbesserung eines CO2- Kältekreislaufes unter Einsatz eines Ejektors anstelle einer Drossel in tropischen Gebieten aufzuzeigen. Das untersuchte Anwendungszenario beschreibt die Kältetechnik am Beispiel von Kühlmöbeln für Normalkühlung in Recife, Brasilien. Dazu wird ein bereits vorhandener CO2-Ejektorprüfstand für tropischen Randbedingungen angepasst. Damit soll der Prüfstand die Einstellung von Randbedingungen und Leistungen, die für tropische Gebiete relevant sind, ermöglichen. Mit Hilfe der experimentellen Untersuchungen werden erstmalig empirischen Korrelationen für das Massenstromverhältnis und für die Ejektoreffienz in Abhängigkeit von physikalischen Parameter am Ein- und Austritt des Ejektors durchgeführt. Es werden Kreislaufsimulationen für Kühltruhen im Bereich der Normalkühlung durchgeführt und mit den Ergebnissen von herkömmlichen Kältemitteln verglichen.