Image Kältemittel- und Kältemaschinenöl-Untersuchungen
Image Kältemengenzähler
Image Membranbasierte Raumklimatisierung
Image Innovatives Tieftemperaturkühlsystem zur Rekondensation / Verflüssigung von technischen Gasen bis 77 K
Image Tieftemperatur-Messdienstleistungen
Image Vakuum-Flüssigeis-Technologie
Image Stoffdatenmodule
Image Praktikum, Diplom, Master, Bachelor
Image Pulse-Tube Kryokühler
Image Drallfrei unterwegs...
Image Wasserstoff- und Methan-Versuchsfeld am ILK
Image Software für Prüfstände
Image Rohrgekapselte Latentwärmespeicher
Image Thermische Speicherung mit PCM
Image Lecksuche und Dichtheitsprüfung
Image Heliumgewinnung aus Erdgas

Sie befinden sich hier:  Startseite /  Forschung und Entwicklung


Pulse-Tube Kryokühler

Industrie und Forschungsinstitute

Dipl.-Ing. Gunar Schroeder

+49-351-4081-628

für kryogene Hochleistungsanwendungen

Im Rahmen des Forschungsvorhaben „Supraleitendes Hochstromsystem für DC Anwendungen“ wurde ein leistungsstarker, auf dem Pulse-Tube (PT)-Prinzip basierender Kryokühler entwickelt. Der einstufige Aufbau verfügt über zwei Druckwellenerzeuger mit einem gemeinsamen Antrieb, siehe Abbildung 1. Anders als bei einem klassischem PT Kühler mit Orifice und Buffervolumen kann die Phasenlage zwischen Druck und Massenstrom über den Drehwinkel der beiden Druckwellenerzeugern zueinander fest vorgegeben werden. Diese Technik wird als „active phase shift“ bezeichnet. Damit lässt sich eine wesentlich höhere Effizienz realisieren, da die Expansionsenergie am warmen Ende des Pulse-Tube nicht dissipiert sondern rekuperiert wird.

Technische Daten

Der Kaltkopf dieses PT Kühlers ist speziell auf die Anwendung als Rückkühler / Verflüssiger angepasst. Die Kaltfläche ist als Wärmeübertrager ausgeführt, um die zu kühlenden Medien direkt daran anzuschließen zu können. So wird ein optimaler Wärmeübergang zwischen dem inneren thermodynamischen Prozess und dem zu kühlenden Medium (z.B. LN2) ermöglicht. Der PT Kühler kommt durch den besonderen Aufbau ganz ohne Ventile und ohne bewegte Teile im Kaltteil aus. Damit kann eine hohe Lebensdauer, eine hohe Zuverlässigkeit und ein geringer Wartungsaufwand gewährleistet werden.
Dieser PT Kryokühler (Hochleistungskühler) eignet sich besonders für den Einsatz als:

  • Kühler für Kleinverflüssiger, z. B. für die Verflüssigung von O2, N2, H2,
  • Rückkühler für kryogene Kühlkreisläufe mit LN2 oder LAr, z. B. für HTSL-Anwendungen (Hochtemperatursupraleiter)

Die Vorteile des Systems sind:

  • Hohe Effizienz
  • Hohe Lebensdauer und Zuverlässigkeit bei geringem Wartungsaufwand
  • Spezielle Systemlösung mit in der Kaltfläche integriertem Wärmeübertrager- und Prozessanschlüssen
  • Anpassungsfähigkeit des Kühlers an vielfältige spezielle Anforderungen
  • Regelbare Kälteleistung über die Verdichterdrehzahl

In der bisherigen Konfiguration mit dem einstufigen Aufbau wird eine minimale Temperatur von 60 K erreicht. Die Kälteleistung beträgt 300 W bei 80 K. Die Temperaturstabilität des Systems wurde in einem Dauerversuch nachgewiesen, siehe hierzu auch Abbildung 2. Geplant sind weitere Modifi-kation zur Steigerung von Wirkungsgrad und Kälteleistung. Zusätzlich sollen die Druckwellener-zeuger noch weiter angepasst werden, um die Abmessungen des Systems weiter zu reduzieren.

Wir suchen Kunden und Projektpartner für mögliche Weiterentwicklungen oder auch Adaptionen für spezielle Anwendungszwecke. Denkbar sind zum Beispiel ein kompakteres System oder eine Weiterentwicklung des derzeitigen Kühlers zu noch mehr Kälteleistung, tieferen Temperaturen und höherer Effizienz.


Ihre Anfrage zum Projekt

Weitere Projekte - Forschung und Entwicklung

Image

PerCO

Herstellung neuartiger Sperrschichten an elastomeren Dichtungsmaterialien zur Verminderung der Permeation des Kältemittels R744 (CO2)

Image

Magnetfeldbeeinflusster Schmelzpunkt des Wassers

Gesteuerte Unterkühlung von wasserhaltigen Produkten bei Gefrierprozessen

Image

Lebensdauerprognose von Hermetikverdichtersystemen

Teilentladungen in Motorwicklungen

Image

Heat2Power

Veredlung der Abwärme von Brennstoffzellen


Kontakt

Institut für Luft- und Kältetechnik - Gemeinnützige Gesellschaft mbH
Bertolt-Brecht-Allee 20, 01309 Dresden


Sekretariat der Geschäftsleitung

+49-351-4081-520

+49-351-4081-525

Bild ISO 9001
Bild Zuse Mitglied Bild SIG