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Thermostate Hohe Kälteleistung auf kleinem Raum

Autor / Redakteur: Daniel Huber* / Dipl.-Chem. Marc Platthaus

Die genaue Temperierung ist für chemische Reaktionen häufig eine Grundvoraussetzung, kostet allerdings auch viel Energie. Warum kleine Thermostate mit großer Kälteleistung im Labor die richtige Lösung sind, beschreibt dieser Beitrag.

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 1  Der Tango Petite Fleur arbeitet nach dem gleichen Prinzip wie die großen Unistate, ist aber speziell auf Anwendungen im Kleinmaßstab (Labor) ausgelegt. (Bilder: Peter Huber Kältemaschinenbau)
 1  Der Tango Petite Fleur arbeitet nach dem gleichen Prinzip wie die großen Unistate, ist aber speziell auf Anwendungen im Kleinmaßstab (Labor) ausgelegt. (Bilder: Peter Huber Kältemaschinenbau)
( Archiv: Vogel Business Media )

Der kleine Tango Petite Fleur ist das Einstiegsmodell von Peter Huber Kältemaschinenbau und für Temperieraufgaben von -40 bis 200 °C ausgelegt. Er ist in erster Version gebaut für extern geschlossene Objekte. Seine großen Brüder, Tango Nuevo und die Unistate, sind im Gegensatz dazu umschaltbar für externe offene Bäder oder geschlossene Objekte, z.B. Reaktoren. Mit Expansionsgefäß und dem großen beleuchteten Schauglas der Unistate kann der Petite Fleur für geschlossene Systeme eingesetzt werden und ist so ein vollwertiger Unistat mit allen bekannten Vorteilen. Für offene Bäder ist eine zweite Version in Vorbereitung.

Während die größeren Unistat-Modelle mit dem 5,7“-Display des Unistat-Pilot ausgestattet sind, besitzt der kleine Tango das 3,5“-Display des CC-Pilot. Abbildung 1 zeigt wie gewohnt links das Schauglas, rechts den Regler und die Bedienung. Wie ein großer Unistat wird auch der kleine Tango Petite Fleur mit voller Funktionalität ausgeliefert. Die Umwälzpumpe ist stufenlos regelbar. Die variable Druckregelung VPC kontrolliert den maximal zulässigen Druck im Fluidkreislauf und verknüpft so minimalen Druck mit maximaler Umwälzung. Auf diese Weise bewirkt sie eine optimierte Wärmeübertragung. Gemeinsam mit der adaptiven Intern- und Kaskadenregelung TAC sorgt dies für sehr gute Temperierergebnisse. Das Softwarepaket E-grade professional ist bereits vorinstalliert Das Softwarepaket E-grade „professional“ ist bereits vorinstalliert und das interne ComG@te mit RS232, RS485, analoger Schnittstelle und potenzialfreiem Meldekontakt gehört zum Standard-Lieferumfang. Mit einer Breite von 260 mm eignet sich der kleine Tango für den Einsatz in Laborkapellen. Die Rollen im hinteren Gehäuseteil erleichtern zudem das Handling in der räumlich begrenzten Umgebung.

Wasserrückstände können vermieden werden

Wird das zu temperierende Objekt oft gewechselt, so sind häufig Wasserrückstände in Schläuchen und Reaktoren ein Ärgernis. Das Wasser vermischt sich mit dem Thermofluid und beeinflusst den Temperierprozess nachteilig. Das neu entwickelte Wasserabscheidesystem des Petite Fleur trennt die störenden Wasseranteile und ermöglicht gleichzeitig ein Dekantieren im laufenden Betrieb.

Scale-Up von der Forschung in die Produktion

Nach DIN 12876 ist die Kälteleistung bei voller Pumpenleistung zu messen. Bei reduzierter Pumpenleistung ist der Wärmeeintrag geringer. Dies führt zu mehr Netto-Kälteleistung und ermöglicht tiefere Temperaturen. Der kleine Tango hat eine außergewöhnlich starke Pumpe. Bei reduzierter Pumpendrehzahl können Leistungssteigerungen von 30 bis 50 Watt erzielt werden. In den Datenblättern von Peter Huber Kältemaschinenbau ist die Kälteleistung immer bei voller Pumpenleistung angegeben. Mit dem kleinen Tango ist das Temperiersystem Unistat nun schon ab einer Kälteleistung von 480 Watt bei 20 °C verfügbar und ermöglicht ein professionelles Scale-Up von der Forschung bis zur Produktion. Die Modellpalette deckt einen Temperaturbereich von -120 bis 425 °C und Kälte- und Heizleistungen bis zu 130 kW ab. Das Temperiersystem Unistat kann zudem mit Dampf- oder Kühlsolekreisläufen kombiniert werden und ist somit auch für Produktionsmengen jenseits der 10 m³-Klasse einsetzbar.

Beispiel: 200 Milliliter Ethanol auf -31 °C kühlen

In dieser Fallstudie soll die niedrigste erreichbare Prozesstemperatur, die mit einem Petite Fleur erreicht werden kann, aufgezeigt werden. Das System wurde mit zwei isolierten Metallschläuchen (1 m) an einen nicht isolierten Glasreaktor mit einem Volumen von O,3 Liter angeschlossen. Der Reaktor war mit 0,2 l Ethanol befüllt. Als Sollwert wurde -40 °C gewählt. Damit sollte die tiefste Temperatur im Reaktor angefahren werden. Abbildung 2 zeigt die Kühlkurve dieses Experiments. Der kleine Tango beweist, dass er sehr effizient thermische Energie übertragen und den Prozess auf -31 °C kühlen kann. Aus der Aufheizkurve ist die schnelle und exakte Energieübertragung ersichtlich.

*D. Huber, Peter Huber Kaeltemaschinenbau GmbH, 77656 Offenburg

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