Il ciclo di refrigerazione a compressore a due stadi utilizza generalmente due compressori, ovvero un compressore a bassa pressione e un compressore ad alta pressione.
1.1 Il processo di aumento della pressione del gas refrigerante dalla pressione di evaporazione alla pressione di condensazione è diviso in 2 fasi
La prima fase: compressa alla pressione intermedia dal compressore di bassa pressione:
Nella seconda fase, il gas a pressione intermedia viene ulteriormente compresso fino alla pressione di condensazione dal compressore ad alta pressione dopo un raffreddamento intermedio, e il ciclo alternato completa un processo di refrigerazione.
Quando si producono basse temperature, l'intercooler del ciclo frigorifero a compressione a due stadi riduce la temperatura del refrigerante in ingresso nel compressore ad alta pressione e, di conseguenza, anche la temperatura di scarico dello stesso compressore.
Poiché il ciclo di refrigerazione a compressione a due stadi suddivide l'intero processo di refrigerazione in due fasi, il rapporto di compressione di ciascuna fase sarà molto inferiore rispetto a quello della compressione a stadio singolo, riducendo i requisiti di resistenza delle apparecchiature e migliorando notevolmente l'efficienza del ciclo di refrigerazione. Il ciclo di refrigerazione a compressione a due stadi si suddivide in un ciclo di raffreddamento intermedio completo e un ciclo di raffreddamento intermedio incompleto a seconda dei diversi metodi di raffreddamento intermedio; se si basa sul metodo di laminazione, può essere suddiviso in un ciclo di laminazione di primo stadio e un ciclo di laminazione di secondo stadio.
1.2 Tipi di refrigerante a compressione a due stadi
La maggior parte dei sistemi di refrigerazione a compressione a due stadi utilizza refrigeranti a media e bassa temperatura. La ricerca sperimentale dimostra che R448A e R455a sono validi sostituti di R404A in termini di efficienza energetica. Rispetto alle alternative agli idrofluorocarburi, la CO2, in quanto fluido di lavoro ecocompatibile, rappresenta un potenziale sostituto dei refrigeranti idrofluorocarburici e presenta buone caratteristiche ambientali.
Tuttavia, la sostituzione dell'R134a con la CO2 peggiorerà le prestazioni del sistema, soprattutto a temperature ambiente più elevate; la pressione del sistema a CO2 è piuttosto alta e richiede un trattamento speciale dei componenti chiave, in particolare del compressore.
1.3 Ricerca di ottimizzazione sulla refrigerazione a compressione a due stadi
Attualmente, i risultati della ricerca sull'ottimizzazione del sistema di ciclo frigorifero a compressione a due stadi sono principalmente i seguenti:
(1) Mentre si aumenta il numero di file di tubi nell'intercooler, la riduzione del numero di file di tubi nel raffreddatore dell'aria può aumentare la superficie di scambio termico dell'intercooler riducendo al contempo il flusso d'aria causato dal grande numero di file di tubi nel raffreddatore dell'aria. Tornando al suo ingresso, attraverso i miglioramenti di cui sopra, la temperatura di ingresso dell'intercooler può essere ridotta di circa 2°C e, allo stesso tempo, l'effetto di raffreddamento del raffreddatore dell'aria può essere garantito.
(2) Mantenere costante la frequenza del compressore a bassa pressione e modificare la frequenza del compressore ad alta pressione, modificando così il rapporto del volume di erogazione del gas del compressore ad alta pressione. Quando la temperatura di evaporazione è costante a -20 °C, il COP massimo è 3,374 e il rapporto di erogazione del gas massimo corrispondente al COP è 1,819.
(3) Confrontando diversi comuni sistemi di refrigerazione a compressione transcritica a due stadi di CO2, si conclude che la temperatura di uscita del raffreddatore del gas e l'efficienza del compressore dello stadio di bassa pressione hanno una grande influenza sul ciclo a una data pressione, quindi se si vuole migliorare l'efficienza del sistema, è necessario ridurre la temperatura di uscita del raffreddatore del gas e selezionare un compressore dello stadio di bassa pressione con un'elevata efficienza operativa.
Data di pubblicazione: 22 marzo 2023