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Drossel

Eine Drossel befindet sich keinesfalls in Begleitung von Amsel, Fink und Star, sondern ist eine Querschnittsverengung in einem Rohr und damit ein kostengünstiges Bauteil zur Druckminderung eines Fluidstroms. Sie finden dieses Bauteil z.B. in Form eines gewundenen, dünnen Röhrchens auf der Rückseite Ihres Kühlschranks.

Jeder Drosselungsprozess ist grundsätzlich irreversibel. Da eine idealisierte Drossel als adiabat angenommen wird, bedeutet dies, dass die spezifische Entropie des Fluids hinter der Drossel höher ist als vor der Drossel. Weiterhin folgt daraus und aus dem ersten Hauptsatz, dass die spezifische Enthalpie des Fluids beim Passieren (= Durchströmen) der Drossel konstant bleibt, da keine Wärme oder Arbeit ab- oder zugeführt wird. (Das gilt, solange die Geschwindigkeit und damit auch die kinetische Energie des Fluids nicht nennenswert durch eine Vergrößerung des spezifischen Volumens und damit des Volumenstroms steigt.)

In jedem Fall sinkt der Druck des Fluids beim Passierender Drossel. Die Temperatur des Fluids hingegen kann sowohl steigen als auch sinken. Das konkrete Verhalten wird vom Joule-Thomson-Koeffizienten beschrieben, der als Änderung der Temperatur mit dem Druck bei konstanter Enthalpie definiert ist.

Anmerkung: Bei idealen Gasen bleibt die Temperatur bei einer idealen Drosselung konstant, da die spezifische Enthalpie konstant bleibt und die Enthalpie eines idealen Gases wiederum nur von der Temperatur des Fluids abhängt:

dh = cp dT

Anmerkung 2: In einem Kälteprozess wie in Ihrem Kühlschrank ("Kaltdampfprozess") würde der Einbau einer Turbine zu einer Steigerung des Gesamtwirkungsgrades führen. Da eine Turbine aber fehleranfälliger und vor allem viel teuer als eine Drossel ist, wird sie i.d.R. nicht verbaut. Anders sieht das bei Tieftemperatur-Kälteprozessen wie dem Kaltluftprozess aus: Während die Temperatur des Kältemitteldampfs (realer Stoff) bei Drosseln sinkt, bleibt die Temperatur von Luft (ideales Gas) beim Drosseln konstant und sie erreichen keine niedrigen Temperaturen, die Sie zum Kühlen zwingend benötigen. Ist das Kältemittel also ein ideales Gas, so muss eine Turbine verwendet werden, die Arbeit verrichtet und damit die Enthalpie des Fluids senkt.