Les 1 - Inleiding Koudetechnieken (versie M)

• Leren-leren
• Middelbare school
• vmbo, mavo, havo
• Leerjaar 1,2

    IJSKOUD

Koudetechnieken

Masterclass - les 1

Welkom op de hotspot!

Hoe is deze les opgebouwd?

• Ontmoet en groet  
  
• Lesinhoud 
  
• Instructie
  
• Aan het werk
  
• Afsluiten 
  

_____________________________________________

Stel jezelf voor: 
Waarom heb jij voor deze
masterclass gekozen?

Na deze les....

• Weet je wat er kan met koudetechnieken
• Kun je deze technieken herkennen
• Heb je kennis gemaakt met deze technieken

_____________________________________________

Wat weet je al over koudetechniek?

Wat is koudetechniek?

Koudetechniek staat voor alle techniek die te maken heeft met het koelen of bevriezen van producten en het koelen van ruimte. 

Dus met techniek zorgen voor lage temperaturen.

Dit noemen we koelen of invriezen.

_______________________________________

Koudetechniek voor de warmtepomp.

________________________________________

De koudetechniek kan ook gebruikt worden om te verwarmen met de warmtepomp.
De warmtepomp is natuurlijk erg in het nieuws omdat de overheid iedereen van het gas af wil hebben.

De warmtepomp vervangt
de cv-ketel voor het
verwarmen van water.  

Noem een plaats waar koeltechniek belangrijk is!

Open vraag

De open vraag een allrounder. Of het nu een toepassings- of inzichtvraag betreft, doordat de leerlingen een uitgebreid antwoord kunnen geven, is er ruimte voor elke toepassing. 

Tijdens de klassikale les worden de antwoorden als kaartjes getoond en heeft de docent de regie over de antwoorden: die bepaalt welke antwoorden, één voor één of allemaal tegelijk worden getoond.

Waar is koeltechniek te vinden?

Afbeelding 1 is een koelkast. We willen graag een lekker koud drankje in de zomer.

Afbeelding 2 is een slager. Al het vlees moet gekoeld worden.

Afbeelding 3 is een bedrijfskeuken. De meeste lades zijn ook gekoeld omdat daar producten in liggen om bereid te worden.

Voorbeelden van koeltechniek: 

• een bierkoelcel
• ijsblokjesmachine
• vriescel voor frituurproducten
• een kantoorruimte in de   zomer en de winter
• de supermarkt

Er zijn heel veel toepassingen. 

Afbeelding 1 is een koelkast. We willen graag een lekker koud drankje in de zomer.

Afbeelding 2 is een slager. Al het vlees moet gekoeld worden.

Afbeelding 3 is een bedrijfskeuken. De meeste lades zijn ook gekoeld omdat daar producten in liggen om bereid te worden.

                                                            Een beetje natuurkunde.

Dit is handig om te begrijpen omdat 

natuurkunde met de koeltechniek te maken heeft.

Voor de koudetechniek is de rechterkant van het voorbeeld van toepassing.
Verdampen = vloeistof naar gas
Condenseren = gas naar vloeistof

Deze verandering van toestand van een koudemiddel is wat er constant plaatsvindt in een gesloten koelcircuit. 

__________________________

Door de warmte / energie die in producten zit te verplaatsen naar de buitenlucht of een andere plek. 
We zorgen voor een warmtestroom van een warmtebron naar het koudemiddel. Hieronder zie je het standaard koelprincipe.

Het koelprincipe in basisvorm

Leg in het kort uit hoe het basisprincipe werkt aan de hand van een voorbeeld zoals een koelcel met flesjes drinken. In de koelcel wordt warmte afgegeven aan het koudemiddel en dat wordt buiten de koelcel weer afgegeven aan de lucht.

Gebruik hierbij het model ''koeltechniek''

Laat zien waar de onderdelen zich bevinden.

                    Een handig voorbeeld.

Om een voorstelling te krijgen van wat er in een koelinstallatie plaatsvindt zet je een pan met water op een gaskooktoestel.
Om het water te laten koken hebben we warmte nodig uit het vuur. 

Door het koken van het water gaat dit verdampen, net zo lang tot het water op is. Als je deze damp zou opvangen en weer zou laten afkoelen krijg je condens (condenseren) en als je die opvangt in een andere pan dan vult die pan weer. 

In theorie kan dit onbeperkt 

doorgaan zolang er een 

warmtebron is en een manier 

om af te koelen.  

________________________

Leg in het kort uit wat een binnenklimaat is aan de hand van een voorbeeld. 

Bijvoorbeeld als je lekker op je kamer in de zomer aan het gamen bent en het is bloedheet. Door het gebruik van een airco kun je dan de temperatuur laten zakken waardoor het relaxter gamen is. 

Zijn er vragen over wat er zojuist uitgelegd werd?

Voorbeelden;

• mortuarium
• kantoor
• binnenspeeltuin
• serverruimte
• slaapkamer

Open vraag

De open vraag een allrounder. Of het nu een toepassings- of inzichtvraag betreft, doordat de leerlingen een uitgebreid antwoord kunnen geven, is er ruimte voor elke toepassing. 

Tijdens de klassikale les worden de antwoorden als kaartjes getoond en heeft de docent de regie over de antwoorden: die bepaalt welke antwoorden, één voor één of allemaal tegelijk worden getoond.

Belangrijk:  Druk en temperatuur

Leg uit dat je kan koelen, maar als je simpel gezegd het systeem omdraait je er ook mee kan verwarmen. En dat je de luchtvochtigheid omlaag kan brengen door te koelen en dat dat een fijne bijkomstigheid is. Als de luchtvochtigheid hoog is voelt het klam en benauwd aan en dat is niet fijn.

Gebruik hiervoor het model ''airconditioning'' om de uitleg te verduidelijken.

Hoe gaat dat bij de koelinstallatie?

Doel is om het vlees op een goede temperatuur te krijgen.
Dat kan met een simpele koelinstallatie:
een koelcel, een verdamper en een standaard koelmachine.
Een standaard koelmachine is een setje dat je kan kopen en daar zitten diverse componenten al op gemonteerd.
Een soort van plug en play idee. 

Leg uit dat je kan koelen, maar als je simpel gezegd het systeem omdraait je er ook mee kan verwarmen. En dat je de luchtvochtigheid omlaag kan brengen door te koelen en dat dat een fijne bijkomstigheid is. Als de luchtvochtigheid hoog is voelt het klam en benauwd aan en dat is niet fijn.

Gebruik hiervoor het model ''airconditioning'' om de uitleg te verduidelijken.

Leg uit dat je kan koelen, maar als je simpel gezegd het systeem omdraait je er ook mee kan verwarmen. En dat je de luchtvochtigheid omlaag kan brengen door te koelen en dat dat een fijne bijkomstigheid is. Als de luchtvochtigheid hoog is voelt het klam en benauwd aan en dat is niet fijn.

Gebruik hiervoor het model ''airconditioning'' om de uitleg te verduidelijken.

5 basiscomponenten:

De koelinstallatie bestaat uit  5! basiscomponenten: de compressor, de condensor, het expansieorgaan en de verdamper. Ook zitten er voelers en dergelijke op maar die zijn voor de basis nog niet van belang. Deze installatie is een gesloten systeem.

In dit systeem bevindt zich een koudemiddel. Koudemiddel is het vijfde component en noemen we ook wel de werkvloeistof. 

__________________________________

Over warmtebron en koudemiddel

De koelcel komt vol te staan met vlees, maar dit heeft nog niet op de juiste temperatuur. Dit vlees moet in temperatuur zakken en dan op die temperatuur gehouden worden.
Het vlees is onze warmtebron.
Het koudemiddel in de installatie is het 'water' (van het voorbeeld met het pannetje op het vuur).
Dit gaat koken, verdampen en condenseren.
Om dit te laten gebeuren gebruiken we de warmte uit het vlees. Door de warmte die uit het vlees onttrokken wordt zal het vlees in temperatuur gaan zakken en dus zijn we aan het koelen! Belangrijk! De koelinstallatie is een gesloten systeem. Dit betekent dat het koudemiddel rond blijft gaan in de installatie. Het blijft dus in de leidingen en de rest van het systeem. 

Leg uit dat je kan koelen, maar als je simpel gezegd het systeem omdraait je er ook mee kan verwarmen. En dat je de luchtvochtigheid omlaag kan brengen door te koelen en dat dat een fijne bijkomstigheid is. Als de luchtvochtigheid hoog is voelt het klam en benauwd aan en dat is niet fijn.

Gebruik hiervoor het model ''airconditioning'' om de uitleg te verduidelijken.

 
Noem de 5 componenten nog eens:

Wat doet wat?

Wat doet de verdamper?

In de verdamper die in de koelcel hangt vindt de overdracht van warmte uit het vlees naar het koudemiddel plaats.
De verdamper heeft 1 of meerdere ventilatoren die zorgen voor luchtverplaatsing. 

Het vlees geeft warmte aan de 

koude luchtstroom af en de 

dan opgewarmde luchtstroom 

geeft de warmte weer af aan 

het koudemiddel waardoor 

deze zal koken en verdampen. 

__________________________________

____________________________

De damp

die dan overblijft moet uit de verdamper verdwijnen aangezien deze geen warmte meer kan opnemen. Er moet dus nieuwe vloeistof in de verdamper komen om weer te kunnen gaan koken. Tot uiteindelijk het vlees op temperatuur is en niet meer voldoende warmte bevat om het koudemiddel te laten koken/verdampen en zal de compressor op basis van druk uitschakelen. 

          Wat doet de compressor?

De compressor zorgt voor drukverschillen in de installatie.
Een compressor heeft een zuig en een pers kant. 

Met de zuigkant zuigt de compressor het verdampte koudemiddel met een lage druk uit de verdamper en comprimeert en perst het koudemiddel op hoge druk en dus ook hoge temperatuur naar de condensor. Comprimeren is samenpersen waardoor de druk hoger wordt en daarmee ook de temperatuur. 

____________________________

Wat doet de condensor?

De condensor zorgt ervoor dat het persgas (de op hoge druk en temperatuur gebrachte damp uit de verdamper) weer condenseert zodat het koudemiddel weer een vloeistof wordt. 

Wat is er nodig om dit te laten gebeuren? 

Een warmtebron (het persgas) en een koudebron (meestal lucht). De condensor heeft 1 of meerdere ventilatoren die zorgen voor luchtverplaatsing. De 'koude' lucht gaat door de condensor waar het persgas zijn warmte aan afgeeft en daardoor zal afkoelen en dus gaat condenseren. Deze condens is koudemiddel in vloeistofvorm.  

____________________________

Dus simpel gezegd: 

De condensor en verdamper werken volgens hetzelfde principe, alleen in de verdamper verdampt het koudemiddel en in de condensor condenseert het koudemiddel. Maar bij allebei vindt er een warmtestroom plaatst. 

Leg uit dat je kan koelen, maar als je simpel gezegd het systeem omdraait je er ook mee kan verwarmen. En dat je de luchtvochtigheid omlaag kan brengen door te koelen en dat dat een fijne bijkomstigheid is. Als de luchtvochtigheid hoog is voelt het klam en benauwd aan en dat is niet fijn.

Gebruik hiervoor het model ''airconditioning'' om de uitleg te verduidelijken.

Wat doet het expansieorgaan?

In het voorbeeld van de vleeskoelcel waar we het over hebben zit een thermostatisch expansieventiel. De functie daarvan is: 

de hoeveelheid koudemiddel naar de verdamper regelen. 

Door middel van een voeler (bulb) aan de 

uittredende kant van de verdamper 

waar het koudemiddel naar de compressor gaat, 

meet het expansieventiel door middel van 

temperatuur of het koudemiddel volledig 

is verdampt. 

Dit noemen we de oververhitting meten. 

________________________________

vervolg expansieorgaan:

Dit heeft 2 functies:

• zorgen dat de totale oppervlakte van de verdamper zo veel mogelijk benut   wordt
• het expansieorgaan zorgt ervoor dat het koudemiddel 100% verdampt is als   het koudemiddel richting de compressor gaat. 
   Dit is van belang omdat de  compressor alleen
   damp kan aanzuigen en comprimeren (samenpersen)
   en geen vloeistof.
   
   Zuigt de compressor toch vloeistof aan
   dan gaat de compressor kapot door 'vloeistofslag'.   

____________________________

Wat doet het koudemiddel?

En dan is er nog 1 hoofdcomponent 

die we nog niet besproken hebben en dat is het koudemiddel. 

Koudemiddel heeft maar 1 functie en dat is het verplaatsen van warmte. Door te gaan koken, te gaan verdampen en te condenseren wordt de warmte verplaatst. 

Leg uit dat je kan koelen, maar als je simpel gezegd het systeem omdraait je er ook mee kan verwarmen. En dat je de luchtvochtigheid omlaag kan brengen door te koelen en dat dat een fijne bijkomstigheid is. Als de luchtvochtigheid hoog is voelt het klam en benauwd aan en dat is niet fijn.

Gebruik hiervoor het model ''airconditioning'' om de uitleg te verduidelijken.

Zijn er vragen over wat er zojuist uitgelegd werd?

Voorbeelden;

• mortuarium
• kantoor
• binnenspeeltuin
• serverruimte
• slaapkamer

Open vraag

De open vraag een allrounder. Of het nu een toepassings- of inzichtvraag betreft, doordat de leerlingen een uitgebreid antwoord kunnen geven, is er ruimte voor elke toepassing. 

Tijdens de klassikale les worden de antwoorden als kaartjes getoond en heeft de docent de regie over de antwoorden: die bepaalt welke antwoorden, één voor één of allemaal tegelijk worden getoond.

Wat doet een compressor in een koelsysteem?

1. Het verdampt de koelvloeistof.
2. Het comprimeert de koelvloeistof, waardoor de temperatuur stijgt.
3. Het absorbeert warmte uit de koelvloeistof.
4. Het regelt de druk van de koelvloeistof.

Wat is de functie van een condensor in koeltechniek?

1. Het condenseert koelvloeistof van gas naar vloeistof.
2. Het vermindert de druk van de koelvloeistof.
3. Het verdampt koelvloeistof van vloeistof naar gas.
4. Het regelt de temperatuur van de ruimte.

Wat is de rol van een verdamper in koeltechniek?

1. Het verdampt de koelvloeistof, waardoor warmte wordt geabsorbeerd.
2. Het comprimeert de koelvloeistof.
3. Het transporteert de koelvloeistof.
4. Het regelt de stroming van de koelvloeistof.

Praktijk:

                Les 1 masterclass: 

Proefje ‘water laten koken’ 

met de vacuümpomp

(aanwezig op de hotspot)

En wat nog meer?

En zo is het koelcircuit weer rond en begint het weer van voor af aan...
Dit is op een simpele manier de werking van een koelinstallatie uitgelegd.
Dit is de basis is. Er is heel veel mogelijk met dit principe. Zoals de warmte uit de condensor te gebruiken om ruimtes of water te verwarmen.
Dit noemen we de lucht warmtepomp. Ook kunnen er nog veel componenten en regelingen op toe worden gepast.  

___________________________________

Na deze les wil ik . . . 

De uitleg nog een keer horen

Meer voorbeelden krijgen

Meer oefeningen krijgen

De leerstof thuis nog een keer bekijken

Overgaan naar nieuwe leerstof

Nog meer te weten komen over de leerstof

Niet meer te weten komen over de leerstof

Anders, namelijk . . .

De poll

Met de poll kun je leerlingen bevragen met stellingen tijdens de (klassikale of gedeelde) les. Deze stellingen hebben geen goede of foute antwoorden, maar kunnen juist gebruikt worden om discussies te starten en meningen uit te vragen.

Wat ging goed?

Wat kan nog beter?

Wat zou je nog meer willen leren?

Wat vond jij van deze les?

😒🙁😐🙂😃

De poll (Emoji)

Voor het uitvragen van emoties bij bepaalde onderwerpen, komt het emoji type goed van pas.

Met de poll kun je leerlingen bevragen met stellingen tijdens de (klassikale of gedeelde) les. Deze stellingen hebben geen goede of foute antwoorden, maar kunnen juist gebruikt worden om discussies te starten en meningen uit te vragen.

Bedankt!