Techniklexikon

Kältemaschinen

spezieller Typ einer Wärmemaschine, die kontinuierlich und als umgekehrter Kreisprozess betrieben wird und der Kälteerzeugung dient. Man nutzt dazu Gasverflüssigung, Gasentspannung, Gasexpansion oder Verdampfung. Die am häufigsten benutzten Systeme, die Temperaturen produzieren, die wesentlich unter der Raumtemperatur liegen, sind Gasverflüssigungssysteme. Sie basieren auf der Verflüssigung kryogener Gase unterhalb einer kritischen Temperatur. Gasverflüssigungsmaschinen arbeiten entweder nach dem Linde-Verfahren, dem Kaskadensystem, das im Prinzip ein ausgebautes Vorkühlsystem ist, oder dem Claude-Verfahren.Gasentspannung durch ein Drosselventil bei konstanter Enthalpie nutzt die Jouleschen Wärme im Joule-Thomson-Effekt aus. Die Methode derGasexpansion ist im Idealfall eine adiabatische Zustandsänderung. Es wird damit immer eine niedrigere Temperatur als die Ausgangstemperatur erreicht. Verdampfung von relativ hoch siedenden Kältemitteln in Kaltdampfmaschinen bzw. von tief siedenden Kältemitteln im Verdampfungskryostat (Helium-Verdampfungskryostat) kann nur eingeschränkt genutzt werden. Auch als Kaskadensystem, bei dem mehrere Abkühlstufen hintereinandergeschaltet werden, erreicht man mit ihnen im besten Falle Temperaturen von 65 K.