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Kältemittel- und Kältemaschinenöl-Untersuchungen

Industrie

auf Anfrage

Dr. rer. nat. Steffen Feja

+49-351-4081-767

Ermittlung von Arbeitsstoffdaten

Untersuchung von Kältemittel, Kältemaschinenölen und ihren Mischungen

Sehr gern bieten wir auf Basis unserer umfangreichen Erfahrungen Unterstützung bei der Auswahl anwendungsgerechter Kältemittel-Schmierstoffsysteme an. Nachfolgend finden Sie eine Auswahl einsatzbereiter Untersuchungsmethoden zur Qualifizierung neuer Arbeitsstoffe:

Norm:

DIN 51351

Gerät:

druckfester Durchsichtautoklav, Durchsichtthermostat

Prinzip:

In einem Durchsichtautoklaven (Bild 1) wird ein Kältemittel-Öl-Gemisch (~10 M% Öl)  mit einen definierten Massenanteil an Kältemaschinenöl langsam abgekühlt, bis bei einer bestimmten Temperatur Trübungen oder Flocken auftreten.

Der Flockpunkt ist von der Konzentration des Kältemittel-Öl-Gemisches abhängig.

Temperaturbereich:

 –60 °C bis RT

Probemenge:

10 ml

Abwandlungen

Nebula Test (5 M% Öl), Flockpunkt von nicht mischbaren Flüssigkeiten (= mit Öl gesättigten Kältemitteln)

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Pourpoint

Norm: 

DIN ISO 3016

Gerät:

Dewar mit Rührer/Durchsichtkryostat

Prinzip:

Die zu prüfende Flüssigkeit wird in 3 K Schritten langsam abgekühlt, bis bei einer bestimmten Temperatur die Probe nicht mehr fließfähig ist. Diese durch 3 teilbare Temperatur wird angegeben.

Temperaturbereich: 

–60 °C bis RT

Probemenge:

250 ml

Abwandlungen:Die Bestimmung des Pourpoints von Kältemittel-Ölgemischen wird anhand einer Viskositätsmessung bis 20.000 cP durch Extrapolation der "Mess"-Temperatur auf eine Grenzviskosität durchgeführt.
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Mischungslücke

Norm: 

DIN 51514

Gerät:

druckfester Durchsichtautoklav, Durchsichtthermostat

Prinzip:

Kältemittel-Öl-Gemische verschiedener Zusammensetzung werden aus dem mischbaren Bereich durch Abkühlen bzw. Erhitzen auf Entmischungserscheinungen untersucht. Die Grenzlinie zwischen Ein- und Zweiphasengebiet wird somit konzentrationsabhängig, sowohl bei tiefen, als auch hohen Temperaturen bestimmt.

Temperaturbereich: 

–60 °C bis 90 °C

Probemenge:     

250 ml

Abwandlungen:Die Bestimmung der Mischungslücke kann auch über das Dampfphasengleichgewicht zwischen Kältemittel und Öl erfolgen. Dies ist erforderlich bei sehr geringer Mischbarkeit zum Beispiel in den Systemen Ammoniak-Mineralöl bzw. synthetische KW-Öle.
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Flammpunkt 

Norm:

DIN ISO 2592

Gerät:

Offener Tiegel nach Cleveland

Prinzip: 

Die Probe wird in einem offenen Tiegel erhitzt und in Intervallen eine Flamme über die Oberfläche geführt. Der Flammpunkt ist die niedrigste Temperatur, bei der ein zündfähiges Gemisch mit der Luft entsteht. Bei Entfernen der Zündquelle kommt die Verbrennung zum erliegen.

Probemenge:

100 ml

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Spezifische Wärmekapazität

Norm

ASTM D 3947 bzw. E 1269

Gerät:

Dynamisches Differenzkalorimeter µDSC VII – Setaram bzw.

DSC Q 200 - TA Instruments

Prinzip:

Durch kontinuierliches Erhitzen, Abkühlen oder isothermer Fahrweise der Probe und Vergleich mit einer Referenzprobe können thermische Effekte, wie Erstarren, Schmelzen, Phasenumwandlung, chemische Reaktion etc. temperatur-  und zeitabhängig erfasst werden.

Temperaturbereich:

-45 °C bis 90 °C im Druckbereich von bis zu 20 bar

-180 °C – 750 °C bei Drücken von 100 bar

Druckbereich:

1 bis 100 bar

Empfindlichkeit:

0,2 µW

Probemenge:

1 ml

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Spezifische Wärmeleitfähigkeit

Gerät:

Messzelle für stationäre Zylinderspaltmethode

Prinzip:

Die zu messende Flüssigkeit befindet sich in einem Spalt, der von einem beheizten zylindrischen Innenkörper und einem entsprechend geformten Außenkörper gebildet wird. Dem Innenzylinder wird eine definierte Heizleistung zugeführt und, nachdem sich ein stationärer Wärmefluss eingestellt hat, wird die Temperaturdifferenz der Flüssigkeit im Messspalt mit Hilfe von Pt100-Widerstandsthermometern gemessen.

Temperaturbereich:

-40 °C bis 80 °C

Druckbereich:

1 bis 100 bar

Messbereich:

50 - 200 mW • m–1 • K–1

Probemenge:

250 ml

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Dampfdruck

Gerät:

Dampfdruckmesszelle (~500 cm3) mit Magnetkupplung

Prinzip:

Die Messung des Dampfdruckes ermöglicht die Aussage über die Löslichkeit des Kältemittels im Kältemaschinenöl. Das Kältemittel-Öl-Gemisch wird in der Messzelle (Bild 2) direkt gravimetrisch hergestellt. Die Messzelle wird temperiert und der Dampfdruck mittels direkter Methoden gemessen

Temperaturbereich:

-60 bis 140 °C

Druckbereich:

 1 bis 160 bar

Probemenge:

500 ml

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Dampfdruck von flüssigen Schmiermitteln (von wässrigen Lösungen) nach der Methode des Isoteniskopes

Norm:ASTM D 2879
Gerät:

Isoteniskop (Eigenbau)

Prinzip:

 

Die zu untersuchende Flüssigkeit befindet sich in einem U-förmigen Rohr. Nach dem Ausheizen wird die Flüssigkeit schrittweise abgekühlt. Im U-Rohr entsteht ein Dampfraum aus gasförmigen Flüssigkeitsmolekülen (Öl oder Kühlsole). Die Flüssigkeit dient dabei selber als Sperrflüssigkeit. Mit Hilfe von Stickstoff werden die Menisken im U-Rohr auf gleicher Höhe gehalten. Der Druck des Stickstoffes entspricht dann dem Druck der Flüssigkeit und kann mit Drucksensoren bestimmt werden.

Dieses Verfahren ist eine in „REACH“ erwähnte Methode zur Dampfdruckmessung von Flüssigkeiten.

Temperaturbereich:

-40 °C bis 180°C

Druckbereich:

 1 bis 1000 mbar

Probemenge:

50 ml

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Dichte

Norm:

DIN 51757

Gerät:

Biegeschwingermesszelle DMA HP (Anton Paar)

Prinzip:

Ein U-Rohr mit einer definierten Probenmenge wird in Schwingung versetzt. Die Eigenfrequenz der Messanordnung ist von der Masse abhängig und dient der Berechnung der Dichte.

Temperaturbereich:

-20°C bis 140°C

Druckbereich:

1 bis 160 bar

Messbereich:

600 bis 1300 kg · m–3

Viskosität:

< 15000mm2/s

Probemenge:

50 ml

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Dynamische / Kinematische Viskosität

Norm:

DIN 53019

Gerät:

HAAKE Viscotester VT 550 (Searle-Rotationsviskosimeter) für p = 1 atm

durckfestes Rotationsviskometer (Eigenbau) für p > 1 bar

Prinzip:

Die zu untersuchende Flüssigkeit befindet sich in einem Ringspalt zwischen zwei koaxialen Zylindern (Bild 3), von denen der eine mit konstanter Drehzahl rotiert (Rotor), der andere ruht (Stator).  Gemessen wird der Fließwiderstand der Probe gegen eine vorgegebene Drehzahl. Die kinematische Viskosität kann aus der Dynamischen Viskosität und der Dichte berechnet werden.

Temperaturbereich:

-40 bis 100°C

Druckbereich:

1 bis 100 bar

Messbereich:

3 mPa · s bis 5000 mPa · s

Probemenge:

250 ml

Norm:

ASTM D 445 bzw. D 7485

Gerät: 

Schwingkolbenviskosimeter von CVi

Prinzip:

Die Zeit, welche ein elektrisch angetriebener Kolben in einem Zylinder, in welchem sich das Kältemittel-Öl Gemisch befindet, für eine Auf- und Abbewegung benötigt, steht in direktem Zusammenhang mit der Viskosität des Gemisches.

Temperaturbereich:

-40 bis 140°C

Druckbereich:

1 bis 160 bar

Messbereich:

0,25 -20000 mPa•s

Probemenge:

50 ml

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Dieelektrizitätskonstante

Norm:

ASTM D 924 – 04; DIN IEC 247

Gerät:

Druckfeste Messzelle zur Messing der elektrischen Eigenschaften von Kältemittel-Öl Gemischen (Eigenbau)

Prinzip:

Die zu untersuchende Flüssigkeit bzw. das zu untersuchende Kältemittel-Öl Gemisch befindet sich in einem Ringspalt zwischen zwei koaxialen Zylindern. Die Messzelle kann temperiert werden. Die Dielektrizitätskonstante, der Wechselstromwiderstand und der dielektrische Verlustfaktor werden standardmäßige bei 1 V und 1 kHz bestimmt.

Temperaturbereich:

-20 bis 100°C

Druckbereich:

1 bis 140 bar

Messbereich:

1 - 20

Probemenge:

50 ml

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Gleichstromwiderstand isolierender Flüssigkeiten

Norm:

ASTM D 1169 – 02; DIN IEC 247

Gerät:

Druckfeste Messzelle zur Messing der elektrischen Eigenschaften von Kältemittel-Öl Gemischen (Eigenbau)

Prinzip:

Die zu untersuchende Flüssigkeit bzw. das zu untersuchende Kältemittel-Öl Gemisch befindet sich in einem Ringspalt zwischen zwei koaxialen Zylindern. Die Messzelle kann temperiert werden. Der Gleichstromwiderstand kann mit einer Belastung von 1 – 500 V und 3 mA bis 0,1 pA (10-12 A) bestimmt werden

Temperaturbereich:

-20 bis 100 °C

Druckbereich:

1 bis 140 bar

Messbereich:

1 kOhm – 1,6 TOhm

Probemenge:

250 ml

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DSC Messungen

Norm:

diverse

Gerät:

Dynamisches Differenzkalorimeter µDSC VII – Setaram bzw. DSC Q 200 – TA Instruments

Prinzip:

Neben der Wärmekapazität fester und flüssiger Stoffe sind folgende Stoffparameter  mit der dynamischen Differenzkalorimetrie am ILK messbar:
  • Schmelz- und Kristallisationsenthalpien und -temperaturen
  • Speicherkapazität von PCM nach RAL-Standardverfahren
  • Glasübergang von Kunststoffen
  • Zersetzungsenthalpien und -temperaturen
  • Reaktionsenthalpien (auf Anfrage auch druckabhängig)
  • Auf Anfrage: Absorptionsenthalpie von Gasen in Gasspeichermaterialien (z.Bsp. Zeolithe)

Temperaturbereich:

-40 °C bis 750 °C

Druckbereich:

1 bar (gesamter Temperaturbereich); 1 bis 100 bar (-45 bis 90 °C)

Probemenge:

1 ml bzw. 1 g

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Weitere Messungen (Neutralisationszahl (TAN, TBN); Brechungsindex, Schallgeschwindigkeit, Oberflächenspannung, Viskosität bei 40/100 °C, Viskositätsindex, Reinheit, Metallgehalte etc.) können auf Anfrage durchgeführt werden.


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