Kühlschrank
Wie wir alle wissen, dient der Kühlschrank zur Aufbewahrung von verderblichen Lebensmitteln. Ob der gesunde Joghurt von Mama, die leckere Schokolade für die Kinder, oder das kühle Bier von Papa. Dafür sollte er eine Temperatur von 2-8 °C haben. Mikroorganismen haben bei diesen winterlichen Temperaturen keine Überlebenschancen. Somit können Nahrungsmittel nicht so schnell verderben.
Der Kühlschrank ersetzt den früher üblichen Eisschrank mit eingelagerten Eisblöcken.
Zu der Geschichte des Kühlschranks
Wenn beim Mammutfestmahl etwas übrig war, dann blieben die Brocken in Schnee und Eis sehr viel länger haltbar, als wenn sie in der Sonne lagen. Die versammelte Gesellschaft konnte sich noch Tage und Wochen von leckeren Resten ernähren.
Daher suchten die umherwandernden Homo sapiens nach kühlen Höhlen, in die sie ihre Beute trieben und umbrachten.
Die Männer sind ja genau genommen noch immer Jäger: so geht der moderne Mensch jeden Tag in die Weiten des Supermarktes aus, um sich etwas Nahrung zu beschaffen. Ohne größere Kenntnis von den Vorräten in der eigenen Höhle zu haben besorgt er alles Verlockende. Jedes Mal wird eine neue Tube Senf oder Ketchup erstanden, die sich in ihrer knackigen Unberührtheit zu den bereits vorhandenen zwei, drei, vier zerknautschten Tuben gesellt.
Haltbarkeitsdaten sind sowieso nur was für Schwächlinge.
Carl von Linde arbeitete im 19. Jahrhundert an Kältemaschinen. Er stützte sich dabei auf die Arbeiten seines Lehrers, der ihm beibrachte, die Grundlagen für die Technische Thermodynamik, eine Ingenieurswissenschaft zu schaffen. 1873 baute Linde eine Ammoniak-Kältemaschine mit Kompressor, 1876 dann einen Kühlschrank mit Ammoniak-Kältemaschine. Der Unterschied zwischen physikalisch möglicher und technisch bisher erreichter Nutzung der Energie war gewaltig.
Dies animierte ihn dazu, seine eigenen Maschinen mit viel höherem Wirkungsgrad zu konstruieren.
Film
Zu der Erklärung der Funktion des Kühlschrankes, haben wir eine Präsentation, die in drei Teile gegliedert ist, vorbereitet.
1. Aufbau von hinten
2. Kältemittelkreislauf
3. Temperaturzonen
1.
Aufbau von hinten *
2. Kältemittelkreislauf
Es gibt zwei verschiedene Kühlungsverfahren bei Kühlschränken. Zum einen das Kompressionsverfahren und zum anderen das Absorptionsverfahren.
Das Kompressionsverfahren
Beim Kompressionsverfahren wird hauptsächlich Freon als Kältemittel verwendet. Als Kältemittel werden Stoffe gebraucht, deren Siedepunkt bedeutend unter 0°C liegen sollte.
Das Kältemittel verdunstet im Verdampfer und entzieht somit dem Kühlraum die Wärme.
Diesen Vorgang kann man mit einem Parfüm vergleichen, welches auf der haut verdampft und einen kühlen Eindruck hinterlässt. Die Temperatur des Kältemittel ändert dabei jedoch nicht, es erreicht nur einen anderen Aggregatzustand.
Der Verdichter saugt nun das gasförmige Kältemittel in den Kondensator um es dort wieder zu verflüssigen. Der Kondensator befindet sich auf dem Kühlschrankrücken. Da es nur ein dünnes Rohr zum entweichen des Kältemittels gibt, gerät das Kältemittel unter hohen Druck, erhitzt sich und wird flüssig. Dabei entsteht Wärme, die vom Kondensator, an die Umgebung abgegeben wird.
Das Kühlmittel gelangt nun ins Drosselorgan und wird schlagartig kälter. Nun gelangt es bei niedrigem Druck wieder in den Verdampfer und der Kreislauf beginnt von vorne. Wenn im Kühlschrank die gewünschte tiefe Temperatur unterschritten wird, schaltet ein Thermostat den Kompressions-Motor aus; der Kreislauf des Kühlmittels hört damit auf. Wird dagegen im Kühlschrank die vorgegebene Temperatur überschritten, schaltet der Kompressor wieder ein. Die Einschaltphasen sind am leisen Summen erkennbar.
Beim Betrieb eines Kompressorkühlschrankes nutzt man also zwei physikalische Phänomene aus:
Zum Verdampfen einer Flüssigkeit ist Energie notwendig.
Die Kondensations- bzw. Siedetemperatur einer Flüssigkeit steigt mit dem Druck.
Temperatur < Wunschtemperatur >> Thermostat schaltet Kompressions-Motor aus
Temperatur > Wunschtemperatur >> Thermostat schaltet Kompressions-Motor wieder ein
Das Absorptionsverfahren
Beim Absorptionsverfahren wird hauptsächlich das Kältemittel Ammoniak verwendet.
Auch hier gelangt das Kältemittel in den Verdampfer in welchem sich jedoch das Hilfsgas Wasserstoff befindet. Durch dieses Hilfsgas erreicht Ammoniak den benötigten Druck um ebenfalls zu verdampfen und dem Kühlraum Wärme zu entziehen.
Das Kältemittel gelangt nun in den Absorber, in welchem sich Wasser befindet.
Dieses Wasser nimmt das gasförmige Ammoniak auf um dann in den Kocher weitergeleitet werden zu können. Hier verdampft das Ammoniak nochmals um dann in den Kondensator/Verflüssiger weitergeleitet zu werden.
Das Wasser fließt wieder zurück um wieder Ammoniak aufnehmen zu können. Das Ammoniak gibt seine Wärme im Kondensator/Verflüssiger an die Umgebung ab, wird wieder flüssig und gelangt in den Verdampfer wo der Kreislauf von vorne beginnt. Absorptionskühlschranke verbrauchen rund dreimal so viel Energie wie Kompressionskühlschranke dafür laufen sie geräuschlos da keine maschinen benötigt werden. Außerdem können sie mit gleich- oder Wechselspannung betrieben werden.
Man sollte einen Kühlschrank nicht zu lange im Liegen aufbewahren (Umzug), da dadurch Schäden beim Kühlverfahren auftreten können. Oftmals kann man diese Schäden aber durch entsprechendes Neigen, Schütteln oder auf den Kopf stellen beheben.
Die Absorptionskühlschränke finden immer weniger Verwendung, wegen ihres schlechten Wirkungsgrades (n).
3. Temperaturzonen * Nun haben wir noch ein Schaubild, wo ihr den gesamten Vorgang sehen könnt.
So stoßen wir auf den Lebensversüßerer "Kühlschrank" an.
Vielleicht mit einem kühlen Mineralwasser. Na dann Frost.
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