Ein Kältemittelkühler arbeitet nach thermodynamischen Prinzipien und überträgt Wärme durch den Phasenwechsel des Kältemittels. Der Dampfkompressionskreislauf umfasst vier Hauptkomponenten: Kompressor, Kondensator, Expansionsventil und Verdampfer. Das Kältemittel zirkuliert durch diese Komponenten, nimmt Wärme bei niedrigem Druck auf (Verdampfer) und gibt Wärme bei hohem Druck ab (Kondensator). Dieser geschlossene Kreislauf ermöglicht kontinuierliche Kühlung für Anwendungen von 5 °C Kaltwasser bis hin zu -40 °C Prozesskühlung.
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