Dviejų pakopų kompresoriaus šaldymo principas

Dviejų pakopų kompresorinio šaldymo cikle paprastai naudojami du kompresoriai: žemo slėgio kompresorius ir aukšto slėgio kompresorius.

1.1 Šaldymo agento dujų slėgio didėjimo nuo garavimo iki kondensacijos slėgio procesas yra padalintas į 2 etapus

Pirmasis etapas: pirmiausia žemo slėgio pakopos kompresorius suspaudžia iki tarpinio slėgio:
Antrasis etapas: po tarpinio aušinimo aukšto slėgio kompresoriumi dujos, veikiamos tarpinio slėgio, toliau suspaudžiamos iki kondensacijos slėgio, o stūmoklinis ciklas užbaigia šaldymo procesą.

Kai susidaro žema temperatūra, dviejų pakopų suspaudimo šaldymo ciklo tarpinis aušintuvas sumažina šaltnešio įleidimo temperatūrą aukšto slėgio pakopos kompresoriuje ir taip pat sumažina to paties kompresoriaus išleidimo temperatūrą.

Kadangi dviejų pakopų suspaudimo šaldymo ciklas visą šaldymo procesą padalija į du etapus, kiekvieno etapo suspaudimo laipsnis bus daug mažesnis nei vieno etapo suspaudimo, todėl sumažės įrangos stiprumo reikalavimai ir gerokai pagerės šaldymo ciklo efektyvumas. Dviejų pakopų suspaudimo šaldymo ciklas pagal skirtingus tarpinio aušinimo metodus skirstomas į tarpinį pilną aušinimo ciklą ir tarpinį nepilną aušinimo ciklą; jei jis pagrįstas droselio metodu, jį galima suskirstyti į pirmojo etapo droselio ciklą ir antrojo etapo droselio ciklą.

1.2 Dviejų pakopų suspaudimo šaltnešių tipai

Daugumoje dviejų pakopų suspaudimo šaldymo sistemų naudojami vidutinės ir žemos temperatūros šaltnešiai. Eksperimentiniai tyrimai rodo, kad R448A ir R455a yra geri R404A pakaitalai energijos vartojimo efektyvumo požiūriu. Palyginti su hidrofluorangliavandenilių alternatyvomis, CO2, kaip aplinkai nekenksmingas darbinis skystis, yra potencialus hidrofluorangliavandenilių šaltnešių pakaitalas ir pasižymi geromis aplinkosauginėmis savybėmis.

Tačiau R134a pakeitimas CO2 pablogins sistemos veikimą, ypač esant aukštesnei aplinkos temperatūrai, CO2 sistemos slėgis yra gana didelis ir reikalauja specialaus pagrindinių komponentų, ypač kompresoriaus, apdorojimo.

1.3 Dviejų pakopų kompresinio šaldymo optimizavimo tyrimai

Šiuo metu dviejų pakopų suspaudimo šaldymo ciklo sistemos optimizavimo tyrimų rezultatai daugiausia yra tokie:
(1) Padidinus vamzdžių eilių skaičių tarpiniame aušintuve, sumažinus vamzdžių eilių skaičių oro aušintuve, galima padidinti tarpinio aušintuvo šilumos mainų plotą ir sumažinti oro srautą, kurį sukelia didelis vamzdžių eilių skaičius oro aušintuve. Grįžtant prie įleidimo angos, dėl minėtų patobulinimų tarpinio aušintuvo įleidimo temperatūra gali būti sumažinta maždaug 2 °C, tuo pačiu užtikrinant oro aušintuvo aušinimo efektą.

(2) Žemo slėgio kompresoriaus dažnis turi būti pastovus, o aukšto slėgio kompresoriaus dažnis – keičiant aukšto slėgio kompresoriaus tiekiamo dujų tūrio santykį. Kai garavimo temperatūra yra pastovi –20 °C, maksimalus COP yra 3,374, o maksimalus COP atitinkantis dujų tiekimo santykis yra 1,819.

(3) Palyginus kelias įprastas CO2 transkritines dviejų pakopų kompresines šaldymo sistemas, padaryta išvada, kad dujų aušintuvo išleidimo temperatūra ir žemo slėgio pakopos kompresoriaus efektyvumas daro didelę įtaką ciklui esant tam tikram slėgiui, todėl norint pagerinti sistemos efektyvumą, būtina sumažinti dujų aušintuvo išleidimo temperatūrą ir pasirinkti žemo slėgio pakopos kompresorių, pasižymintį dideliu veikimo efektyvumu.