Chu trình làm lạnh bằng máy nén hai giai đoạn thường sử dụng hai máy nén, cụ thể là máy nén áp suất thấp và máy nén áp suất cao.
1.1 Quá trình tăng áp suất của môi chất lạnh từ áp suất bay hơi lên áp suất ngưng tụ được chia thành 2 giai đoạn
Giai đoạn đầu tiên: Được nén đến áp suất trung gian bởi máy nén áp suất thấp trước:
Giai đoạn thứ hai: khí dưới áp suất trung gian được nén thêm đến áp suất ngưng tụ bằng máy nén áp suất cao sau khi làm mát trung gian và chu trình qua lại hoàn thành quá trình làm lạnh.
Khi tạo ra nhiệt độ thấp, bộ làm mát trung gian của chu trình làm lạnh nén hai cấp sẽ giảm nhiệt độ đầu vào của chất làm lạnh trong máy nén cấp áp suất cao và cũng giảm nhiệt độ xả của chính máy nén đó.
Do chu trình làm lạnh nén hai cấp chia toàn bộ quá trình làm lạnh thành hai giai đoạn, nên tỷ số nén của mỗi giai đoạn sẽ thấp hơn nhiều so với nén một cấp, giúp giảm yêu cầu về độ bền thiết bị và cải thiện đáng kể hiệu suất của chu trình làm lạnh. Chu trình làm lạnh nén hai cấp được chia thành chu trình làm lạnh hoàn toàn trung gian và chu trình làm lạnh không hoàn toàn trung gian theo các phương pháp làm lạnh trung gian khác nhau; nếu dựa trên phương pháp tiết lưu, có thể chia thành chu trình tiết lưu giai đoạn một và chu trình tiết lưu giai đoạn hai.
1.2 Các loại chất làm lạnh nén hai giai đoạn
Hầu hết các hệ thống làm lạnh nén hai cấp đều sử dụng môi chất lạnh nhiệt độ trung bình và thấp. Nghiên cứu thực nghiệm cho thấy R448A và R455a là những lựa chọn thay thế tốt cho R404A về hiệu suất năng lượng. So với các lựa chọn thay thế hydrofluorocarbon, CO2, với tư cách là một chất làm lạnh thân thiện với môi trường, là một lựa chọn thay thế tiềm năng cho hydrofluorocarbon và có các đặc tính thân thiện với môi trường tốt.
Nhưng việc thay thế R134a bằng CO2 sẽ làm giảm hiệu suất của hệ thống, đặc biệt là ở nhiệt độ môi trường cao hơn, áp suất của hệ thống CO2 khá cao và đòi hỏi phải xử lý đặc biệt các thành phần chính, đặc biệt là máy nén.
1.3 Nghiên cứu tối ưu hóa quá trình làm lạnh nén hai cấp
Hiện nay, kết quả nghiên cứu tối ưu hóa hệ thống chu trình làm lạnh nén hai cấp chủ yếu như sau:
(1) Đồng thời, việc tăng số dãy ống trong bộ làm mát trung gian, việc giảm số dãy ống trong bộ làm mát không khí có thể làm tăng diện tích trao đổi nhiệt của bộ làm mát trung gian, đồng thời giảm lưu lượng khí do số dãy ống lớn trong bộ làm mát không khí gây ra. Trở lại đầu vào, thông qua những cải tiến trên, nhiệt độ đầu vào của bộ làm mát trung gian có thể giảm khoảng 2°C, đồng thời đảm bảo hiệu quả làm mát của bộ làm mát không khí.
(2) Giữ tần số máy nén áp suất thấp không đổi, và thay đổi tần số máy nén áp suất cao, do đó thay đổi tỷ lệ thể tích khí cung cấp của máy nén áp suất cao. Khi nhiệt độ bay hơi không đổi ở -20°C, COP tối đa là 3,374 và tỷ lệ cung cấp khí tối đa tương ứng với COP là 1,819.
(3) So sánh một số hệ thống làm lạnh nén hai cấp xuyên tới hạn CO2 thông dụng cho thấy nhiệt độ đầu ra của bộ làm mát khí và hiệu suất của máy nén cấp thấp có ảnh hưởng lớn đến chu trình ở áp suất nhất định, do đó, nếu muốn cải thiện hiệu suất hệ thống, cần phải giảm nhiệt độ đầu ra của bộ làm mát khí và chọn máy nén cấp thấp có hiệu suất vận hành cao.
Thời gian đăng: 22-03-2023