El ciclo de refrigeración con compresor de dos etapas generalmente utiliza dos compresores, es decir, un compresor de baja presión y un compresor de alta presión.
1.1 El proceso de aumento de la presión del gas refrigerante desde la presión de evaporación hasta la presión de condensación se divide en 2 etapas.
Primera etapa: Comprimido a la presión intermedia por el compresor de etapa de baja presión primero:
La segunda etapa: el gas bajo presión intermedia se comprime aún más hasta la presión de condensación mediante el compresor de alta presión después del enfriamiento intermedio, y el ciclo alternativo completa un proceso de refrigeración.
Al producir bajas temperaturas, el intercooler del ciclo de refrigeración por compresión de dos etapas reduce la temperatura de entrada del refrigerante en el compresor de la etapa de alta presión y también reduce la temperatura de descarga del mismo compresor.
Dado que el ciclo de refrigeración por compresión de dos etapas divide el proceso de refrigeración en dos etapas, la relación de compresión de cada etapa es mucho menor que la de la compresión de una sola etapa, lo que reduce los requisitos de resistencia del equipo y mejora considerablemente la eficiencia del ciclo de refrigeración. El ciclo de refrigeración por compresión de dos etapas se divide en un ciclo intermedio de enfriamiento completo y un ciclo intermedio de enfriamiento incompleto, según los diferentes métodos de enfriamiento intermedio. Si se basa en el método de estrangulamiento, se puede dividir en un ciclo de estrangulamiento de primera etapa y un ciclo de estrangulamiento de segunda etapa.
1.2 Tipos de refrigerantes de compresión de dos etapas
La mayoría de los sistemas de refrigeración por compresión de dos etapas utilizan refrigerantes de temperatura media y baja. Investigaciones experimentales demuestran que el R448A y el R455a son buenos sustitutos del R404A en términos de eficiencia energética. En comparación con las alternativas a los hidrofluorocarbonos, el CO₂, como fluido de trabajo ecológico, es un posible sustituto de los refrigerantes de hidrofluorocarbonos y presenta buenas características ambientales.
Pero reemplazar R134a con CO2 deteriorará el rendimiento del sistema, especialmente a temperaturas ambiente más altas, la presión del sistema de CO2 es bastante alta y requiere un tratamiento especial de los componentes clave, especialmente el compresor.
1.3 Investigación de optimización en refrigeración por compresión de dos etapas
En la actualidad, los resultados de la investigación de optimización del sistema de ciclo de refrigeración por compresión de dos etapas son principalmente los siguientes:
(1) Al aumentar el número de filas de tubos en el intercooler, al reducirlo, se aumenta el área de intercambio térmico del intercooler y se reduce el flujo de aire causado por el gran número de filas de tubos. En cuanto a la entrada, las mejoras mencionadas permiten reducir la temperatura de entrada del intercooler en aproximadamente 2 °C, garantizando al mismo tiempo el efecto de refrigeración del intercooler.
(2) Mantenga constante la frecuencia del compresor de baja presión y modifique la frecuencia del compresor de alta presión, modificando así la relación del volumen de suministro de gas del compresor de alta presión. Cuando la temperatura de evaporación se mantiene constante a -20 °C, el COP máximo es de 3,374 y la relación de suministro de gas máxima correspondiente al COP es de 1,819.
(3) Al comparar varios sistemas comunes de refrigeración por compresión de dos etapas transcríticas de CO2, se concluye que la temperatura de salida del enfriador de gas y la eficiencia del compresor de etapa de baja presión tienen una gran influencia en el ciclo a una presión determinada, por lo que si se desea mejorar la eficiencia del sistema, es necesario reducir la temperatura de salida del enfriador de gas y seleccionar un compresor de etapa de baja presión con alta eficiencia operativa.
Hora de publicación: 22 de marzo de 2023