Kälteprozessen

Kälteprozesse bezeichnen technologische Verfahren, die niedrige Temperaturen erzeugen, aufrechterhalten oder nutzen, um Stoffe zu kühlen, zu konservieren oder physikalische Eigenschaften zu beeinflussen. Sie umfassen industrielle Kühlsysteme, Kryotechnik und Anwendungen in Wissenschaft, Medizin sowie Fertigung. Zentral sind Wärmetransfer, Phasenwechsel und die Steuerung von Druck und Wärmefluss.

In der Praxis dominieren Verdampfungs- bzw. Kompressionskältekreise, bei denen ein Arbeitskältemittel durch Verdampfen Wärme entzieht und anschließend wieder verflüssigt wird. Absorptionskälteanlagen arbeiten ohne mechanische Kompression und nutzen stattdessen Wärme als Antriebsenergie. Für sehr niedrige Temperaturen werden Kryokühlungen mit flüssigem Stickstoff oder Helium eingesetzt, oft mit Stirling- oder Pulse-Tube-Kühlern oder magnetokalorischen Systemen.

Anwendungsfelder sind die Lebensmittelkühlung und Klimatisierung, Kryokonservierung von Zellen und Geweben, Metall- und Werkstoffprozesse (z. B. Gefrierhärtung, Sprödbruchkontrolle), Dünnschicht- und Halbleiterfertigung sowie medizinische und wissenschaftliche Anlagen wie Magnetresonanztomographie, Teilchenphysikexperimente und supraleitende Speichersysteme.

Umwelt, Sicherheit und Effizienz spielen eine zentrale Rolle. Der Einsatz umweltfreundlicher Kältemittel, das Verhindern von Leckagen und der sichere Umgang mit tiefen Temperaturen sind wesentliche Aspekte. Energieverbrauch, Wärmeverluste und die Entsorgung von Kühlmitteln beeinflussen die ökologische Bilanz von Kälteprozessen.