El cicle de refrigeració amb compressor de dues etapes generalment utilitza dos compressors, és a dir, un compressor de baixa pressió i un compressor d'alta pressió.
1.1 El procés d'augment del gas refrigerant des de la pressió d'evaporació fins a la pressió de condensació es divideix en 2 etapes
La primera etapa: Comprimida a la pressió intermèdia pel compressor de baixa pressió primer:
La segona etapa: el gas sota la pressió intermèdia es comprimeix encara més fins a la pressió de condensació pel compressor d'alta pressió després del refredament intermedi, i el cicle alternatiu completa un procés de refrigeració.
Quan es produeixen baixes temperatures, l'intercooler del cicle de refrigeració per compressió de dues etapes redueix la temperatura d'entrada del refrigerant al compressor d'alta pressió i també redueix la temperatura de descàrrega del mateix compressor.
Com que el cicle de refrigeració per compressió de dues etapes divideix tot el procés de refrigeració en dues etapes, la relació de compressió de cada etapa serà molt inferior a la de la compressió d'una sola etapa, cosa que reduirà els requisits de resistència de l'equip i millorarà considerablement l'eficiència del cicle de refrigeració. El cicle de refrigeració per compressió de dues etapes es divideix en un cicle de refredament complet intermedi i un cicle de refredament incomplet intermedi segons els diferents mètodes de refredament intermedi; si es basa en el mètode d'estrangulació, es pot dividir en un cicle d'estrangulació de primera etapa i un cicle d'estrangulació de segona etapa.
1.2 Tipus de refrigerant de compressió de dues etapes
La majoria dels sistemes de refrigeració per compressió de dues etapes utilitzen refrigerants de temperatura mitjana i baixa. La recerca experimental demostra que el R448A i el R455a són bons substituts del R404A pel que fa a l'eficiència energètica. En comparació amb les alternatives als hidrofluorocarburs, el CO2, com a fluid de treball respectuós amb el medi ambient, és un substitut potencial dels refrigerants d'hidrofluorocarburs i té bones característiques ambientals.
Però substituir l'R134a per CO2 deteriorarà el rendiment del sistema, especialment a temperatures ambient més altes, la pressió del sistema de CO2 és força alta i requereix un tractament especial dels components clau, especialment el compressor.
1.3 Recerca d'optimització en refrigeració per compressió de dues etapes
Actualment, els resultats de la recerca d'optimització del sistema de cicle de refrigeració per compressió de dues etapes són principalment els següents:
(1) Tot augmentant el nombre de files de tubs a l'intercooler, la reducció del nombre de files de tubs al refrigerador d'aire pot augmentar la superfície d'intercanvi de calor de l'intercooler alhora que redueix el flux d'aire causat pel gran nombre de files de tubs al refrigerador d'aire. Tornant a la seva entrada, mitjançant les millores anteriors, la temperatura d'entrada de l'intercooler es pot reduir en uns 2 °C i, alhora, es pot garantir l'efecte de refrigeració del refrigerador d'aire.
(2) Mantingueu constant la freqüència del compressor de baixa pressió i canvieu la freqüència del compressor d'alta pressió, canviant així la relació del volum de subministrament de gas del compressor d'alta pressió. Quan la temperatura d'evaporació és constant a -20 °C, el COP màxim és de 3,374 i la relació de subministrament de gas màxima corresponent al COP és d'1,819.
(3) En comparar diversos sistemes comuns de refrigeració per compressió transcrítica de CO2 de dues etapes, es conclou que la temperatura de sortida del refrigerador de gas i l'eficiència del compressor d'etapa de baixa pressió tenen una gran influència en el cicle a una pressió determinada, per la qual cosa si es vol millorar l'eficiència del sistema, cal reduir la temperatura de sortida del refrigerador de gas i seleccionar un compressor d'etapa de baixa pressió amb una alta eficiència operativa.
Data de publicació: 22 de març de 2023