Chu trình làm lạnh bằng máy nén hai cấp thường sử dụng hai máy nén, gồm một máy nén hạ áp và một máy nén cao áp.
1.1 Quá trình tăng áp suất khí chất làm 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 giai đoạn áp suất thấp trước tiên:
Giai đoạn thứ hai: khí ở áp suất trung gian được nén thêm đến áp suất ngưng tụ bằng máy nén cao áp sau khi làm lạnh trung gian, và chu trình chuyển động tịnh tiến 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 làm giảm nhiệt độ chất làm lạnh đầu vào trong máy nén giai đoạn cao áp, đồng thời cũng làm giảm nhiệt độ đầu ra của máy nén đó.
Do chu trình làm lạnh nén hai cấp chia toàn bộ quá trình làm lạnh thành hai giai đoạn, tỷ số nén của mỗi giai đoạn sẽ thấp hơn nhiều so với chu trình nén một cấp, làm giảm yêu cầu về độ bền của 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 trung gian hoàn toàn và chu trình làm lạnh trung gian không hoàn toàn tùy theo phương pháp làm lạnh trung gian khác nhau; nếu dựa trên phương pháp tiết lưu, nó có thể được chia thành chu trình tiết lưu giai đoạn một và chu trình tiết lưu giai đoạn hai.
1.2 Các loại môi chất lạnh nén hai cấp
Hầu hết các hệ thống làm lạnh nén hai cấp đều lựa chọn chất làm lạnh ở nhiệt độ trung bình và thấp. Nghiên cứu thực nghiệm cho thấy R448A và R455a là những chất thay thế tốt cho R404A về hiệu quả năng lượng. So với các chất thay thế cho hydrofluorocarbon, CO2, với tư cách là chất làm việc thân thiện với môi trường, là một chất thay thế tiềm năng cho chất làm lạnh hydrofluorocarbon và có đặc tính môi trường tốt.
Tuy nhiên, việc thay thế R134a bằng CO2 sẽ làm giảm hiệu suất 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 bộ phận quan trọng, đặc biệt là máy nén.
1.3 Nghiên cứu tối ưu hóa hệ thống làm lạnh nén hai cấp
Hiện nay, các kết quả nghiên cứu tối ưu hóa hệ thống chu trình làm lạnh nén hai cấp chủ yếu như sau:
(1) Trong khi tăng số hàng ống trong bộ làm mát trung gian, việc giảm số hàng 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 không khí do số lượng hàng ống lớn trong bộ làm mát không khí gây ra. Trở lại đầu vào của nó, thông qua những cải tiến trên, nhiệt độ đầu vào của bộ làm mát trung gian có thể giảm khoảng 2°C, đồng thời, hiệu quả làm mát của bộ làm mát không khí có thể được đảm bảo.
(2) Giữ tần số của máy nén áp suất thấp không đổi và thay đổi tần số của máy nén áp suất cao, do đó thay đổi tỷ lệ thể tích cung cấp khí 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) Bằng cách so sánh một số hệ thống làm lạnh nén hai cấp siêu tới hạn CO2 phổ biến, người ta kết luận rằng nhiệt độ đầu ra của bộ làm mát khí và hiệu suất của máy nén giai đoạn áp suất thấp có ảnh hưởng lớn đến chu trình ở áp suất nhất định, vì vậy nếu muốn cải thiện hiệu suất hệ thống, cần phải giảm nhiệt độ đầu ra của bộ làm mát khí và chọn máy nén giai đoạn áp suất thấp có hiệu suất hoạt động cao.
Thời gian đăng bài: 22/03/2023