Tauschen Kältemittel und Kühlmittel in einem Wärmemanagementsystem Wärme aus? Und wie gelingt dieser Wärmeaustausch?
Zunächst lautet die Antwort auf die erste Frage „Ja“.
Kältemittel und Kühlmittel müssen Wärme austauschen, was in einem Wärmemanagementsystem mehr als einmal passieren kann.
Warum müssen Kältemittel und Kühlmittel Wärme austauschen?
1. Batteriekühlmodus
Um den Betrieb des Batteriepakets auf einer geeigneten Temperatur zu halten, strömt das Kältemittel während der Batteriekühlung durch das
Batteriekühlerund entzieht dem Kühlmittel Wärme, wodurch die Kühlmitteltemperatur gesenkt wird.
2. Indirekter Wärmepumpen-Heizmodus
In einem Wärmemanagementkreislauf mit indirekter Wärmepumpe überträgt das Kältemittel im Heizmodus seine Wärme über das Kühlmittel auf das Kühlmittel
Flüssigkeitsgekühlter Kondensator (LCC), wodurch die Kühlmitteltemperatur erhöht wird.
Das erhitzte Kühlmittel strömt dann durch den Heizkern in der HVAC-Einheit und liefert die erforderliche Wärme.
Aus diesen beiden Prozessen ist ersichtlich, dass der Wärmeaustausch zwischen Kältemittel und Kühlmittel durch Komponenten wie den Batteriekühler und den flüssigkeitsgekühlten Kondensator (LCC) erreicht wird.
Was genau sind diese beiden Komponenten?
Tatsächlich können sowohl Batteriekühler als auch flüssigkeitsgekühlte Kondensatoren eine Plattenwärmetauscherstruktur verwenden.
Was ist ein Plattenwärmetauscher?
Ein Plattenwärmetauscher besteht aus mehreren gewellten Platten, die in bestimmten Abständen angeordnet und durch einen Lötprozess miteinander verbunden sind.
Die Öffnungen und Strömungskanäle auf den gestanzten Platten dienen zur Verteilung und Sammlung der Flüssigkeiten und halten die heißen und kalten Flüssigkeiten in getrennten Strömungskanälen. Die Platten fungieren als Wärmeübertragungsflächen, über die Wärme ausgetauscht wird.
Vereinfacht ausgedrückt strömen Kälte- und Kühlmittel durch ihre jeweiligen Kanäle und tauschen über die Platten Wärme aus.
Was sind die Hauptmerkmale von Plattenwärmetauschern?
Der Aufbau und das Wärmeübertragungsprinzip eines Plattenwärmetauschers verleihen ihm die folgenden Eigenschaften.
VorteileKompakte und leichte Struktur
Geringer Platzbedarf
Hohe Wärmeübertragungseffizienz
Lange Lebensdauer
Breites Anwendungsspektrum
Geringer Wärmeverlust
Einfache Installation und Reinigung
Einschränkungen von Plattenwärmetauschern1. Relativ begrenzte Kapazität
Im Vergleich zu Rohrbündelwärmetauschern haben Plattenwärmetauscher im Allgemeinen eine relativ geringere Kapazität.
2. Relativ höherer Druckverlust
Da die Strömungskanäle zwischen den Wärmeübertragungsflächen relativ schmal sind und die Platten gewellte Strukturen aufweisen, kann der Druckverlust höher sein als bei herkömmlichen Glattrohren.
3. Betriebsdruck- und Temperaturbeschränkungen
Der zulässige Arbeitsdruck und die Mediumstemperatur hängen von der spezifischen Struktur, den Materialien und der Dichtungsmethode des Plattenwärmetauschers ab.
Strömungskanaldesigns von Plattenwärmetauschern
Abhängig von der Anordnung der Kältemittel- und Kühlmittelströmungskanäle können Plattenwärmetauscher unterschiedliche Strömungskanaldesigns verwenden, beispielsweise S-I-FLOW und U-FLOW.
S-I-FLOWBei S-I-FLOW strömt das Kältemittel durch einen S-förmigen Weg, während die Kühlmittelströmungskanäle denen eines Kondensators ähneln.
Die vertikalen Kanäle auf beiden Seiten funktionieren ähnlich wie Sammelrohre, während die in den geprägten Platten geformten Kanäle Flachrohren ähneln.
U-FLOWBei U-FLOW haben Kältemittel und Kühlmittel ähnliche Strömungskanalanordnungen, die denen eines Kondensators ähneln, die Strömungsrichtungen der beiden Flüssigkeiten sind jedoch entgegengesetzt.
Fazit
Kältemaschinen und flüssigkeitsgekühlte Kondensatoren (LCCs) sind wichtige Komponenten in
Wärmemanagementsysteme, was zu einem effizienten Wärmeaustausch zwischen Kältemittel und Kühlmittel beiträgt.
