Kohlendioxid | Thermische Eigenschaften & Kältetechnik

Detaillierte thermische Eigenschaften von Kohlendioxid und seine Anwendungen in der Kältetechnik. Vorteile von CO2 hinsichtlich Umweltfreundlichkeit und Effizienz.

Kohlendioxid: Thermische Eigenschaften & Kältetechnik

Kohlendioxid (CO₂) ist ein wichtiger Bestandteil unserer Atmosphäre und spielt eine zentrale Rolle in vielen industriellen Prozessen, insbesondere in der Kältetechnik. Seine thermischen Eigenschaften machen es zu einem wertvollen Medium in verschiedenen Anwendungen.

Thermische Eigenschaften von Kohlendioxid

Die thermischen Eigenschaften von Kohlendioxid sind vielfältig und beeinflussen seine Anwendungsmöglichkeiten:

• Spezifische Wärmekapazität: Die spezifische Wärmekapazität von CO₂ variiert je nach Temperatur und Druck. Bei konstantem Druck beträgt sie etwa 0,844 J/g·K.
• Schmelzpunkt: Der Schmelzpunkt von CO₂ liegt bei -56,6°C unter einem Druck von 5,2 bar. Dies ist der Tripelpunkt, an dem feste, flüssige und gasförmige Phasen im Gleichgewicht sind.
• Siedepunkt: Kohlendioxid siedet bei -78,5°C unter Normaldruck (1 bar). Dies ist der Grund, warum es in fester Form (als Trockeneis) direkt sublimiert, ohne zu schmelzen.
• Kritischer Punkt: Der kritische Punkt von CO₂ liegt bei einer Temperatur von 31,1°C und einem Druck von 73,8 bar. Jenseits dieses Punktes existiert keine Unterscheidung zwischen der flüssigen und der gasförmigen Phase.
• Latente Wärme: Die latente Wärme der Sublimation von CO₂ beträgt etwa 571 kJ/kg.

Anwendung von Kohlendioxid in der Kältetechnik

Kohlendioxid wird in der Kältetechnik häufig eingesetzt, da es über mehrere vorteilhafte Eigenschaften verfügt:

Umweltfreundlichkeit: Im Vergleich zu fluorierten Kältemitteln (FCKW und HFKW), die das Ozonloch vergrößern und zum Treibhauseffekt beitragen, ist CO₂ deutlich umweltfreundlicher. Sein Treibhauseffekt ist zwar vorhanden, aber geringer als der vieler synthetischer Kältemittel.

1. Wärmeübertragungsfähigkeit: CO₂ hat eine hohe Wärmeübertragungsfähigkeit, was es zu einem effizienten Kältemittel macht.
2. Kritischer Punkt: Der niedrige kritische Punkt macht CO₂ besonders in transkritischen Kältesystemen nützlich, wo der Arbeitsdruck über dem kritischen Punkt liegt, um die Effizienz zu steigern.
3. Siedepunkt: Der niedrige Siedepunkt ermöglicht den Einsatz von CO₂ als Kühlmittel in Anwendungen, wo extrem niedrige Temperaturen benötigt werden, z. B. in der Lebensmittelindustrie oder der medizinischen Kryokonservierung.

Die Verwendung von CO₂ als Kältemittel gewinnt zunehmend an Bedeutung, da die Regulierungen für synthetische Kältemittel strenger werden. Fortschritte in der Technik ermöglichen es, die hohen Betriebsdrücke, die für CO₂-basierte Systeme erforderlich sind, sicher zu handhaben.

Zusammenfassung

Kohlendioxid ist ein vielversprechendes Kältemittel mit positiven thermischen Eigenschaften und einer geringeren Umweltbelastung. Seine spezifischen Eigenschaften, wie der niedrige Siedepunkt und der effiziente Wärmeübergang, machen es zu einer attraktiven Wahl in der modernen Kältetechnik. Trotz der Herausforderungen, wie den hohen Betriebsdrücken, bieten technologische Innovationen Lösungen für eine sichere und effektive Nutzung.