Was ist ein Verdampfer?
Ein Verdampfer ist ein Gerät, das eine Flüssigkeit oder einen Feststoff durch Druckentlastung in ein Gas verdampft. Wenn dabei die Verdampfungswärme genutzt wird, spricht man von einem Wärmetauscher, der in Klimaanlagen und Kühlschränken eingesetzt wird. Sie werden auch in Destillationsanlagen zum Verdampfen, Auffangen und Entfernen von Lösungsmitteln und in Vakuumverdampfungsanlagen zur Herstellung dünner Schichten verwendet.
Bei der Verwendung als Wärmetauscher sind die zu kühlenden Medien Gase wie Luft und Dampf und Flüssigkeiten wie Wasser, Sole, Milch und Öl. Auf der Seite, die durch Verdampfungswärme durch Dekompression und Verdampfung gekühlt wird, befinden sich Kältemittel, Wasser und flüssige Lösungsmittel, wobei ein Wärmeaustausch zwischen den Medien auf beiden Seiten stattfindet.
Anwendungen von Verdampfern
Verdampfer sind Teil eines Systems, z. B. einer Klimaanlage, und werden daher nicht allein, sondern in Kombination mit anderen Geräten eingesetzt. In Klimaanlagen werden Verdampfer verwendet, um kalte Luft in Innenräume und Fahrzeuge zu blasen, z. B. in Klimaanlagen für Haushalte, Kraftfahrzeuge und gewerbliche Klimaanlagen.
Im Bereich der Kühl- und Gefriertechnik werden sie zur Innenkühlung von elektrischen Kühlschränken, Kühlvitrinen, Verkaufsautomaten, Kühlfahrzeugen und Tiefkühllagern eingesetzt. Bei den industriellen Anwendungen handelt es sich um Kühlaggregate und Turbokältemaschinen zur Erzeugung von Kaltwasser, Ölkühler für Werkzeugmaschinen usw. sowie Absorptionskältemaschinen.
Im Bereich der physikalischen und chemischen Geräte werden Destillationsanlagen zur Entfernung von Lösungsmitteln eingesetzt. Das Innere des Geräts wird durch eine Vakuumpumpe unter Druck gesetzt, um das Lösungsmittel zu verdampfen, und das Gas wird anschließend abgekühlt und zurückgewonnen. Im Halbleiterbereich werden Verdampfer auch in Vakuumverdampfungsanlagen eingesetzt. In diesen werden filmbildende Materialien wie Metalle und Metalloxide im Vakuum erhitzt, um sie zu schmelzen, zu verdampfen oder zu sublimieren und so dünne Schichten auf der Oberfläche eines Substrats zu bilden.
Funktionsweise eines Verdampfers
Wenn der Druck einer Flüssigkeit oder eines Feststoffs verringert wird, nimmt der Gehalt an gesättigtem Dampf ab und die Flüssigkeit verdampft zu einem Gas. Verdampfer sind Geräte, die sich diesen Effekt aktiv zunutze machen, um zu verdampfen. Im Falle von Feststoffen verdampfen und sublimieren sie. Im Bereich der Kälte- und Klimatechnik werden Fluorverbindungen, Kohlenwasserstoffe, Wasser, Kohlendioxid und Ammoniak als Kältemittel verwendet.
Wenn eine Flüssigkeit in einem drucklosen Verdampfer verdampft wird, steigt der Druck an und die Verdampfung stoppt, wie sie ist. Für eine kontinuierliche Verdampfung muss der Verdampfer an eine Vorrichtung angeschlossen werden, die den Druck reduziert und gleichzeitig die Flüssigkeit umwälzt. Ein Beispiel für eine solche Vorrichtung ist ein Kälte-Klimaanlagen-Kreislauf.
Als Beispiel wird ein separates Klimagerät für den Hausgebrauch erläutert: Der Wärmetauscher im Inneren des an der Wand des Raums montierten Innengeräts ist der Verdampfer. Das Innere des Verdampfers steht unter Druck und das Kältemittel verdampft, wobei ihm die Verdampfungswärme entzogen wird. Der Luftstrom des Gebläses wird dann durch den Verdampfer abgekühlt und als kalte Luft in den Raum geblasen. Das Außengerät umfasst einen Kompressor, einen Kondensator und ein Gebläse, die über Rohrleitungen mit dem Innengerät verbunden sind und einen Kälte-Klima-Kreislauf bilden. Der Kompressor saugt verdampftes gasförmiges Kältemittel aus dem Verdampfer an und hält den Verdampfer auf niedrigem Druck. Wenn das komprimierte Kältemittel mit Außenluft oder Wasser abgekühlt wird, wird es zu einer Flüssigkeit. Dieser Wärmetauscher ist der Kondensator. Das verflüssigte Kältemittel zirkuliert zum Verdampfer, um den Verdunstungsvorgang fortzusetzen. Am Eingang des Verdampfers befindet sich eine Drosseleinrichtung, z. B. ein Expansionsventil oder ein enges Rohr, das die Grenze zwischen der Nieder- und der Hochdruckseite bildet.