Untersuchung zur Weiterentwicklung einer Gemisch-Joule-Thomson-Kältemaschine auf Basis ölgeschmierter Kompressoren

Die Arbeit behandelt die Gemisch-Joule-Thomson-Kältemaschine mit ölgeschmierten Kompressoren, die konstruktiv einfach und kompakt ist, mit einer wartungsfreien Zeit von über 20.000 Betriebsstunden. Diese Kältemaschine nutzt kostengünstige, konventionelle Komponenten aus der Klima- und Kältebranche, was die Gesamtinvestitionskosten niedrig hält. Aktuelle Modelle zeigen jedoch eine geringe Effizienz, weshalb eine Verbesserung, insbesondere der Effektivität, notwendig ist, um im Markt erfolgreich zu sein. Die Dissertation leistet einen Beitrag zur Systematisierung der vorhandenen Erkenntnisse, untersucht die Thermodynamik des Prozesses und analysiert die Erfahrungen im Detail. Zudem werden die Randbedingungen definiert, die bei der Realisierung der Kälteanlage durch die Hardware-Komponenten vorgegeben sind. Eine entwickelte Methode zur Optimierung der Gemischzusammensetzung für die Joule-Thomson-Stufe ermöglicht eine schnelle und übersichtliche Bestimmung der optimalen Zusammensetzung. Die Arbeit beleuchtet auch vielversprechende Modifikationen des Fließbildes und diskutiert drei Verbesserungsvorschläge, die signifikante Effekte auf die Kältemaschine haben können. Eine dieser Modifikationen, die Vorkühlung mit einer separaten Kältemaschine, wurde erfolgreich umgesetzt. Die entwickelte Kältemaschine wurde zur Rekondensation von Argon verwendet und zeigt wirtschaftliche Effizienz.