El ciclo de refrigeración por compresor de dos etapas generalmente utiliza dos compresores: 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.
La primera etapa: Comprimido a la presión intermedia por el compresor de la etapa de baja presión primero:
La segunda etapa: el gas que se encuentra a presión intermedia se comprime aún más hasta la presión de condensación mediante el compresor de alta presión después de un enfriamiento intermedio, y el ciclo alternativo completa un proceso de refrigeración.
Al generar bajas temperaturas, el intercambiador de calor intermedio 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 todo el proceso de refrigeración en dos etapas, la relación de compresión de cada etapa será 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 de enfriamiento intermedio completo y un ciclo de enfriamiento intermedio 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. La investigación experimental demuestra 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 sustituto potencial de los refrigerantes hidrofluorocarbonados y presenta buenas características medioambientales.
Sin embargo, sustituir el R134a por CO2 deteriorará el rendimiento del sistema, especialmente a temperaturas ambiente elevadas, ya que la presión del sistema de CO2 es bastante alta y requiere un tratamiento especial de los componentes clave, en especial del compresor.
1.3 Investigación sobre la optimización de la refrigeración por compresión de dos etapas
Actualmente, 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, reducir el número de filas de tubos en el enfriador de aire puede aumentar el área de intercambio de calor del intercooler, a la vez que reduce el flujo de aire causado por el gran número de filas de tubos en el enfriador de aire. Volviendo a su entrada, mediante las mejoras anteriores, la temperatura de entrada del intercooler puede reducirse en aproximadamente 2 °C, y al mismo tiempo, se puede garantizar el efecto de enfriamiento del enfriador de aire.
(2) Mantenga constante la frecuencia del compresor de baja presión y cambie la frecuencia del compresor de alta presión, cambiando así la relación del volumen de suministro de gas del compresor de alta presión. Cuando la temperatura de evaporación es constante a -20 °C, el COP máximo es 3,374 y la relación de suministro de gas máxima correspondiente al COP es 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 la etapa de baja presión tienen una gran influencia en el ciclo a una presión dada, por lo que si se quiere 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.
Fecha de publicación: 22 de marzo de 2023