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Temperiertechnik

Die optimale Kühlung für die eigene Anwendung finden

| Autor/ Redakteur: Michael Sauer* / Marc Platthaus

Die richtige Temperierung ist Voraussetzung für zahlreiche Laboranwendungen. Stand vor Jahren die Leistung im Vordergrund, so sind heute Nachhaltigkeitsaspekte immer wichtiger geworden. Natürliche Kältemittel oder verringerter Wasserverbrauch stehen immer mehr im Fokus des Anwenders.

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Abb.1: Das Kühlen von Rotationsverdampfern (r.) oder Chemiepumpenständen (l.) sind typische Anwendungen im Labor für Umwälzkühler.
Abb.1: Das Kühlen von Rotationsverdampfern (r.) oder Chemiepumpenständen (l.) sind typische Anwendungen im Labor für Umwälzkühler.
(Bild: Peter Huber)

Im Forschungslabor sind viele Anwendungen auf einen zuverlässigen Kühlkreislauf angewiesen. Die jahrzehntelang praktizierte Kühlung mit kostbarem Frischwasser ist nicht mehr zeitgemäß, denn steigende Wasser- und Abwasserkosten machen alternative Kühlmethoden erforderlich. Zusätzlich zum wirtschaftlichen Aspekt findet auch das Thema Umweltschutz zunehmend Beachtung. Viele Unternehmen arbeiten verstärkt an der Reduzierung ihres ökologischen Fußabdruckes. In diesem Zusammenhang sind Umwälzkühler eine ressourcenschonende Lösung, deren Anschaffung sich nach kurzer Zeit amortisiert. Ein Blick auf die mögliche Kosteneinsparung zeigt, dass kaum ein Weg am Umwälzkühler vorbeiführt. Eine einfache Beispielkalkulation basierend auf üblichen Wasser- und Abwasserkosten ergibt, dass bereits ein kompaktes Modell wie der Minichiller in einer Arbeitswoche (fünf Tage, acht Stunden/täglich) etwa 48 000 Liter Wasser einsparen kann. Aufgrund der niedrigen Anschaffungskosten amortisiert sich die Investition bereits nach wenigen Monaten.

Basisausstattung für jedes Labor

Umwälzkühler gehören inzwischen in nahezu allen Forschungslabors zur unverzichtbaren Basisausstattung. Ein weiterer Pluspunkt ist, dass Umwälzkühler sehr universell für unterschiedliche Applikationen eingesetzt werden können. Typische Laboranwendungen sind beispielsweise Reaktorblöcke, Autoklaven, Dampfsperren, Vakuumpumpen, Rotationsverdampfer, Wärmetauscher sowie Mikroskope, Analyse- und Messgeräte. Umwälzkühler sind allerdings nicht nur hinsichtlich der Kosten- und Wassereinsparung interessant, sondern bieten auch anwendungstechnische Vorteile.

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Mit tiefen Arbeitstemperaturen erzielen Umwälzkühler bessere Wirkungsgrade und höhere Rückgewinnungsmengen bei der Kondensation von Gasen. Im Gegensatz zur Leitungswasserkühlung kann eine gewünschte Solltemperatur im Bereich von -20 bis +40 °C eingestellt werden. Temperaturschwankungen im Prozess sind nicht zu befürchten, da der Umwälzkühler die Kühlwassertemperatur mit hoher Genauigkeit regelt.

Des Weiteren wirken sich der konstante Druck und die gleichbleibende Durchflussmenge positiv auf die Reproduzierbarkeit der Forschungsergebnisse aus.

Lösungen vom Labor bis zum Technikum

Das Huber-Produktsortiment umfasst eine große Auswahl an Umwälzkühlern in allen Leistungsklassen. Die auf den Namen Minichiller und Unichiller getauften Pro-duktreihen zeichnen sich durch eine flexible, modulare Technik aus. Je nach Bedarf verrichten die Geräte ihren Dienst als einfacher Kühler unter dem Labortisch oder sind, dank professioneller Regelungsfunktionen, aktiv in die Applikationskontrolle eingebunden. In der Unichiller-Reihe sind luft- und wassergekühlte Modelle mit Kälteleistungen von 0,3 bis 100 kW erhältlich. Die kleinsten Geräte der Modellreihe, die Minichiller, sind bereits seit vielen Jahren ein Bestseller. Klein, robust und preisgünstig lautet das Erfolgsrezept. Die kompakten Umwälzkühler im hochwertigen Edelstahlgehäuse benötigen eine Stellfläche von nur 225 x 360 mm. Mit Kälteleistungen von 300 Watt und Arbeitstemperaturen von -20 bis +40 °C sind die Kühler für viele Laboranwendungen geeignet. Die technische Ausstattung überzeugt mit leichter Bedienung, LED-Display, beleuchteter Füllstandsanzeige sowie Status-LEDs für Pumpe, Kühlung und Heizung. Optional ist eine Variante mit RS232-Schnittstelle erhältlich. Gegen Aufpreis gibt es zudem eine integrierte Heizung mit 1 kW, welche den Temperaturbereich auf +100 °C erweitert. Minichiller gibt es wasser- und luftgekühlt; alle Modelle arbeiten bereits mit natürlichem Kältemittel. Fortgesetzt wird die Produktreihe mit weiteren Tischmodellen mit Kälteleistungen bis 2,5 kW. Die Ausstattungsmerkmale sind vergleichbar mit denen der Minichiller. Hinzu kommen ein einstellbarer Übertemperaturwert sowie ein Bypass zur Druckeinstellung und ein Manometer zur Förderdruckanzeige.

Ein Beispiel für den Einsatz eines Minichillers ist die Proteinkristallographie. Diese Methode stellt sehr hohe Anforderungen an die Auflösung und Messgenauigkeit der Detektoren, da die schwachen, von den Proteinkristallen ausgehenden Röntgensignale mit hoher Präzision bestimmt werden müssen. Röntgendetektoren der Firma Dectris ermöglichen die Bestimmung der dreidimensionalen Struktur eines Proteins mittels Röntgenstrahlung mit höchster Empfindlichkeit. Die Pilatus-Pixeldetektoren werden hierbei mit den Minichillern konstant auf Raumtemperatur gehalten. Diese Temperaturstabilisierung führt zu bestmöglichen Resultaten.

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