Kaltlufttechnik

Luft als Kältemittel ist kostenlos, ungefährlich und frei von Regularien.

 

Wir haben 2019 zwei Weltneuheiten mit Kaltlufttechnik von Mirai Intex realisiert (siehe Referenzen) und werden seitdem viel zu der neuen Technik befragt. Auf dieser Seite werden wir nach und nach viel Informationsmaterial zur Kaltlufttechnik einstellen.​

 

Grundlagenvideo mit Professor Kauffeld

 

Grundlagen der Technik

Die Kaltluftkältetechnik von Mirai Intex funktioniert ölfrei mit nur Luft als Kältemittel. Dazu hat Mirai Intex einen einzigartigen Turboverdichter-Expander entwickelt. Dieser ist luftgelagert und das Verdichter und Entspannungsrad befinden sich auf einer Welle, sodass die Energie der Entspannung der Kompression wieder zugeführt wird. Die Drücke betragen maximal 4 barg was vergleichbar mit einem Fahrradreifen ist.

Damit ist die Technik besonders sicher für Mensch und Umwelt, langlebig, zuverlässig, leise und wartungsarm.

Joule Prozess

 

Luft wird aus dem Kühlraum bzw. dem Wärmetauscher angesaugt und verdichtet (1→2). Dabei steigen Druck und Temperatur. Der eingestellte Druck verhält sich bis zur Entspannung konstant. Im Gaskühler wird die Prozesstemperatur durch Umgebungsluft gekühlt (2→3). Im Inneren- Wärmeübertrager, dem sogenannten Rekuperator, findet eine Energierückgewinnung statt, die wärmere Luft von Punkt 3 erwärmt die angesaugte Luft von Punkt 1. Im Umkehrschluss kühlt sich dadurch die Luft von 3→4 weiter ab. Anschließend erfolgt eine arbeitsleistende Entspannung in einem Turboexpander. Die bei der Entspannung verrichtete Arbeit äußert sich in einer Senkung von Druck und Temperatur. Anders als beim Dampfkälteprozess findet die Energieaufnahme nicht durch den Phasenwechsel statt, sondern durch die Erwärmung der Luft (5→6). Fortlaufend wird Luft aus dem Verbraucher gesaugt und kühlt im Rekuperator die Luft, die sich bereits im Kreislauf befindet (6→1). Anschließend startet der Kreislauf wieder von vorne (1). 

Bei Kaltluftmaschinen ist der Expander auf einer Welle mit dem frequenzgesteuerten Elektromotor und dem Verdichter montiert. Durch diese Anordnung wird die gewonnene Arbeit bei der arbeitsverrichtenden Expansion der Kompression zugeführt. Die Welle ist luftgelagert, dadurch ist der Betrieb ölfrei.

 

Die Funktionsweise der Mirai Intex Maschinen im Video

Ausführung

Ausführungen

 

Die Anlagen gibt es im wesentlichen in zwei Ausführungen.

 

  • als geschlossene Maschine - mit integriertem Wärmetauscher

  • als offene Maschine - mit automatischer Enteisung

​Der wesentliche Unterschied liegt darin, dass die offene Maschine Luft aus einem Kühlraum ansaugt und diese im anschließenden Verlauf abkühlt. Man spricht deshalb von einem offenen Kreislauf.

Im Gegensatz dazu befindet sich in der geschlossenen Maschine die Luft in einem geschlossenen Kreislauf. Der Verbraucher ist in diesem Falle ein Wärmeübertrager. 

 

Kein Verdampfer beim offenen System

Beim offenen Kreislauf wird Luft aus dem Kühlraum direkt angesaugt. Durch die niedrigen Temperaturen ist sämtliches Wasser in der Luft zu Eiskristallen ausgefroren. Beim Ansaugen werden diese Kristalle von redundanten Filtern abgefangen. Wenn ein Filter voll ist, wird durch einen kurzen Druckstoß das Eis abgeschüttelt. Die Eiskristalle fallen in einen Kanal. In dem Kanal wird das Eis mechanisch, ohne zusätzlichen Wärmeeintrag, aus dem Kühlraum befördert. Außerhalb des Kühlraums können die Eiskristalle an der Umgebung auftauen, ohne dass thermische Energie in den Kühlraum eingebracht werden muss. Da kein Verdampfer nötig ist entfällt auch der Temperaturunterschied für den Wärmetransport und die Ventilatoren. Damit sinkt die Kühlraumlast um bis zu 30%. Dies ist bei der Auslegung und der Betrachtung der Energieeffizienz zu beachten.

Einsatzgebiete der offenen Maschine

  • Kühlräume
    In Kühlräumen funktioniert die offene Maschine optimal. Durch den Wegfall der Wärmetauscher und die Enteisungsanlage wird die Kühllast des kompletten Kühlraums heruntergesetzt. Der Dauerbetrieb ist gewährleistet. Durch die sichere Drucklage von maximal 3 barg ist der Umgang mit der Kältemaschine sicher. 

  • Biobanking
    Durch die trockene Luft, die in dem Kühlraum herrscht, lagern Ihr Kühlgut verlässlich und ohne Bildung eines Eispanzers. 

  • Umweltsimulationen
    Durch eine gute Regelungstechnik ist die Genauigkeit der Temperatur auf ±0,5 K genau einstellbar. Die Temperatur kann beliebig von Umgebungstemperatur bis -160°C eingestellt werden. Zudem kann eine besonders homogene Temperaturverteilung erreicht werden.

  • Kältesaunen
    Beim Einsatz der offenen Maschinen in Kältesaunen kann das Enteisungssystem zeigen was es kann. Ein Dauerbetrieb mit permanent ein- und austretenden Personen funktionier problemlos.

Einsatzgebiete der geschlossenen Maschine

  • Kühlsolebereitstellung
    Durch das gute Teillastverhalten des Turboexpanders ist die Kältebereitstellung für den Prozess stets gewährleistet. Zudem fällt die Anlage bei schnellen Lastwechseln nicht aus.

  • Gasfalle/Gasverflüssigung
    Durch die Temperaturspreizung und den tiefen Temperaturen eigenen sich die Maschinen perfekt für Gasfallen. Zudem können die Maschinen mit reinem Stickstoff betrieben und dann auch für explosive Medien eingesetzt werden.

  • Gefriertrocknung
    Mit der Kombination aus Ladespeicher und Kaltluftkältetechnik können Batchprozesse entscheidend optimiert werden. Das dynamische Lastprofil beim Gefriertrocknen kann in dieser Kombilösung ohne Lastspitzen bei der Stromaufnahme oder beim Kühlwasserbedarf abgefahren werden.

  • Schockfrostung
    Durch einen Ladespeicher können in kürzester Zeit große Leistungen abgefahren werden.

 
Engineering Tools

KONTAKT

Adresse

Karpatenstraße 26, 76227 Karlsruhe

Kontakt

Folgen

+49 (0) 1797860704

©2019 by Refolution Industriekälte GmbH