В двухступенчатом компрессорном холодильном цикле обычно используются два компрессора: компрессор низкого давления и компрессор высокого давления.
1.1 Процесс повышения давления хладагента от давления испарения до давления конденсации делится на 2 стадии.
Первая ступень: Сначала сжатие до промежуточного давления компрессором низкого давления:
Второй этап: после промежуточного охлаждения газ под промежуточным давлением дополнительно сжимается до давления конденсации компрессором высокого давления, и поршневой цикл завершает процесс охлаждения.
При создании низких температур промежуточный охладитель двухступенчатого компрессионного холодильного цикла снижает температуру хладагента на входе в компрессор высокой ступени, а также снижает температуру на выходе из этого же компрессора.
Поскольку двухступенчатый компрессионный холодильный цикл разделяет весь процесс охлаждения на две ступени, степень сжатия на каждой ступени будет значительно ниже, чем в одноступенчатом компрессионном цикле, что снижает требования к прочности оборудования и значительно повышает эффективность холодильного цикла. Двухступенчатый компрессионный холодильный цикл делится на промежуточный полный цикл охлаждения и промежуточный неполный цикл охлаждения в зависимости от используемых методов промежуточного охлаждения; если он основан на методе дросселирования, его можно разделить на первый и второй циклы дросселирования.
1.2 Двухступенчатые компрессорные хладагенты
В большинстве двухступенчатых компрессионных холодильных систем используются хладагенты средней и низкой температуры. Экспериментальные исследования показывают, что R448A и R455a являются хорошими заменителями R404A с точки зрения энергоэффективности. По сравнению с альтернативами гидрофторуглеродам, CO2, как экологически чистая рабочая жидкость, является потенциальной заменой гидрофторуглеродным хладагентам и обладает хорошими экологическими характеристиками.
Однако замена хладагента R134a на CO2 ухудшит характеристики системы, особенно при высоких температурах окружающей среды, поскольку давление в системе CO2 довольно высокое и требует специальной обработки ключевых компонентов, особенно компрессора.
1.3 Оптимизационные исследования двухступенчатой компрессионной холодильной установки
В настоящее время результаты исследований по оптимизации двухступенчатой компрессионной холодильной системы в основном следующие:
(1) При увеличении количества рядов трубок в промежуточном охладителе уменьшение количества рядов трубок в воздушном охладителе позволяет увеличить площадь теплообмена промежуточного охладителя, одновременно уменьшая поток воздуха, вызванный большим количеством рядов трубок в воздушном охладителе. Возвращаясь к его входу, благодаря вышеуказанным улучшениям, можно снизить температуру на входе в промежуточный охладитель примерно на 2 °C, и одновременно гарантировать охлаждающий эффект воздушного охладителя.
(2) Поддерживайте постоянную частоту компрессора низкого давления и изменяйте частоту компрессора высокого давления, тем самым изменяя соотношение объемов подачи газа компрессором высокого давления. Когда температура испарения постоянна и составляет -20°C, максимальный КПД равен 3,374, а максимальное соотношение подачи газа, соответствующее КПД, равно 1,819.
(3) Сравнивая несколько распространенных двухступенчатых компрессорных холодильных систем на CO2, делается вывод, что температура на выходе из газоохладителя и эффективность компрессора низшей ступени оказывают большое влияние на цикл при заданном давлении, поэтому для повышения эффективности системы необходимо снизить температуру на выходе из газоохладителя и выбрать компрессор низшей ступени с высокой рабочей эффективностью.
Дата публикации: 22 марта 2023 г.