Untersuchung eines Ejektors in einem R744-Kältekreislauf

Thema dieser Arbeit ist die Untersuchung eines R744-Kältekreislaufes mit Ejektor. Die Arbeit gliedert sich in einen theoretischen und einen experimentellen Teil. Im theoretischen Teil wird der gesamte Kältekreislauf mit Ejektor untersucht. Dabei werden die durch Entropieproduktion auftretenden Verluste analysiert. Als Grundlage für die Berechnung der Drosselverluste und der Entropieproduktion in einem R744-Kältekreislauf wurde eine Wärmepumpe herangezogen. Für die Berechnung zur Effizienzsteiterung wurde eine Omnibusklimaanlage gewählt. Die Entropieanalyse zeigt, dass die Verluste mit Hilfe eines zweiten Verdampfers reduziert werden können. Das Steigerungspotential der energetischen Effizienz eines R744-Ejektorkältekreislaufs mit Hilfe eines zweiten Verdampfers belegen die Berechnungen zur Omnibusklimaanlage. Bestandteil der Berechnungen ist der Vergleich verschiedener Kreislaufverschaltungen. Alle Berechnungen werden mit Modellen einer für die Beschreibungssprache Modelica erstellten Modellbibliothek durchgeführt. Der experimentelle Teil beinhaltet die Untersuchung zur Ejektorgeometrie und die Entwicklung einer Massenstromkorrelation, die für Modelle zur Simulation von Kältekreisläufen genutzt werden kann. Hierfür wurde neben einzelnen Düsen auch ein Ejektor entworfen und gefertigt. Mit Hilfe einer Literaturrecherche konnten die optimalen Geometrieparameter für den Ejektor gefunden werden. Die Ergebnisse der einzelnen Arbeiten aus der Literaturrecherche werden dargestellt und die jeweils optimalen Geometrieparameter werden anschließend zusammengefasst. Der letzte Teil der Arbeit beinhaltet die Beschreibung der einzelnen Parameter und der dimensionslosen Größen der empirischen Massenstromkorrelation. Grundlage für die Entwicklung der Korrelation waren Messungen des Massendurchflusses in den Düsen und dem Ejektor. Vier verschiedenartige Düsen mit unterschiedlichen geometrischen Eigenschaften und eine Ejektortreibdüse wurden untersucht. Für die Düsen und den Ejektor wurde der Massendurchfluss bei verschiedenen Ein- und Austrittszuständen des Kältemittels gemessen. Zunächst wurden nur die einzelnen Düsen untersucht, bei denen das Kältemittel in Form eines Freistrahls aus der Düse austritt. In einem zweiten Schritt wurde der Massendurchfluss durch die Treibdüse im Ejektor gemessen. Die Korrelation wurde erweitert und so angepasst, dass damit der Massenstrom in einem Ejektor berechnet werden kann.