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  Klimaanlage (Prinzip)










Innenraum


Aufgabe

Das physikalische Prinzip der Klimaanlage: Flüssige Stoffe können unter sehr geringem Druck Wärme aufnehmen, die sie bei höherem Druck wieder abgeben. Die Menge der transportierten Wärme hängt von der Flüssigkeit, vom Druckunterschied und vom Volumenstrom ab. Die Versuchsanlage oben hat nur Ähnlichkeit mit einer Kfz-Klimaanlage.

Funktion

Die Anlage oben würde sogar mit Wasser funktionieren, wenn auch nur mit sehr hohen Drücken und unter ungünstigem Wirkungsgrad. In der oberen Hälfte würde Kühlmittel unter Druck durch einen Wärmetauscher vor dem Motorkühler geleitet. Dem Kühlmittel würde Wärme entzogen. Der Druck würde von der (vom Motor angetriebenen) Pumpe links und dem Rückschlagventil rechts aufgebaut. Unten würde das Kühlmittel durch einen Wärmetauscher im Heizungsschacht fließen. Da es in dieser Hälfte der Leitung von der Pumpe angesaugt würde, könnte es Wärme aufnehmen.
Um den Wirkungsgrad zu erhöhen, muss man mit der umlaufenden Flüssigkeit experimentieren. Nimmt man statt Wasser Öl, so ergibt sich ein besserer Korrosionsschutz, aber der Wärmetransport halbiert sich. Am besten eignet sich eine Flüssigkeit mit einem geringeren Siedepunkt als Wasser.
Um 100°C heißes, flüssiges Wasser vollständig in Wasserdampf zu wandeln, ist 5,4 mal mehr Wärme nötig als die gleiche Wassermenge von 0 auf 100°C zu erwärmen. Wenn also eine Flüssigkeit auf dem Weg vom Kühler zum Innenraum verdampfen und zurück wieder flüssig würde, könnte sie wesentlich mehr Wärme transportieren. Man käme mit geringen Rohrquerschnitten (geringes Volumen) und wenig Flüssigkeit (geringes Gewicht) aus. Genauso verhält sich das Kältemittel unserer modernen Klimaanlagen. 09/09



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