หลักการทำความเย็นแบบคอมเพรสเซอร์สองขั้นตอน

วงจรทำความเย็นแบบคอมเพรสเซอร์สองขั้นตอนโดยทั่วไปจะใช้คอมเพรสเซอร์สองตัว ได้แก่ คอมเพรสเซอร์แรงดันต่ำและคอมเพรสเซอร์แรงดันสูง

1.1 กระบวนการเพิ่มความดันของก๊าซสารทำความเย็นจากความดันระเหยไปเป็นความดันควบแน่น แบ่งออกเป็น 2 ขั้นตอน

ขั้นตอนที่ 1: อัดให้ถึงแรงดันกลางโดยคอมเพรสเซอร์ขั้นตอนแรงดันต่ำก่อน:
ขั้นตอนที่สอง: ก๊าซภายใต้แรงดันกลางจะถูกอัดเพิ่มเติมไปที่แรงดันควบแน่นโดยคอมเพรสเซอร์แรงดันสูงหลังจากการทำความเย็นระดับกลาง และวงจรลูกสูบจะทำให้กระบวนการทำความเย็นเสร็จสมบูรณ์

เมื่อผลิตอุณหภูมิต่ำ อินเตอร์คูลเลอร์ของวงจรทำความเย็นแบบอัดสองขั้นตอนจะลดอุณหภูมิทางเข้าของสารทำความเย็นในคอมเพรสเซอร์ขั้นตอนแรงดันสูง และยังช่วยลดอุณหภูมิการระบายของคอมเพรสเซอร์ตัวเดียวกันอีกด้วย

เนื่องจากวัฏจักรการทำความเย็นแบบอัดสองขั้นตอนแบ่งกระบวนการทำความเย็นทั้งหมดออกเป็นสองขั้นตอน อัตราส่วนการอัดของแต่ละขั้นตอนจึงต่ำกว่าการอัดแบบขั้นตอนเดียวมาก ซึ่งช่วยลดความต้องการกำลังอัดของอุปกรณ์และเพิ่มประสิทธิภาพของวัฏจักรการทำความเย็นได้อย่างมาก วัฏจักรการทำความเย็นแบบอัดสองขั้นตอนแบ่งออกเป็นวัฏจักรการทำความเย็นแบบสมบูรณ์ขั้นกลางและวัฏจักรการทำความเย็นแบบไม่สมบูรณ์ขั้นกลางตามวิธีการทำความเย็นขั้นกลางที่แตกต่างกัน หากใช้วิธีการควบคุมปริมาณสารทำความเย็น ก็สามารถแบ่งออกเป็นวัฏจักรการควบคุมปริมาณสารทำความเย็นขั้นที่หนึ่งและวัฏจักรการควบคุมปริมาณสารทำความเย็นขั้นที่สองได้

1.2 ประเภทของสารทำความเย็นแบบอัดสองขั้นตอน

ระบบทำความเย็นแบบอัดสองขั้นตอนส่วนใหญ่เลือกใช้สารทำความเย็นอุณหภูมิปานกลางและต่ำ งานวิจัยเชิงทดลองแสดงให้เห็นว่า R448A และ R455a เป็นสารทดแทน R404A ที่ดีในแง่ของประสิทธิภาพการใช้พลังงาน เมื่อเปรียบเทียบกับสารทดแทนไฮโดรฟลูออโรคาร์บอนแล้ว CO2 ซึ่งเป็นสารทำงานที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ถือเป็นสารทดแทนที่มีศักยภาพสำหรับสารทำความเย็นไฮโดรฟลูออโรคาร์บอน และมีคุณสมบัติทางสิ่งแวดล้อมที่ดี

แต่การแทนที่ R134a ด้วย CO2 จะทำให้ประสิทธิภาพของระบบลดลง โดยเฉพาะในอุณหภูมิแวดล้อมที่สูง แรงดันของระบบ CO2 ค่อนข้างสูง และต้องได้รับการดูแลเป็นพิเศษกับส่วนประกอบสำคัญ โดยเฉพาะคอมเพรสเซอร์

1.3 การวิจัยการเพิ่มประสิทธิภาพของระบบทำความเย็นแบบอัดสองขั้นตอน

ในปัจจุบันผลการวิจัยการเพิ่มประสิทธิภาพของระบบวงจรทำความเย็นแบบอัดสองขั้นตอนมีดังนี้เป็นหลัก:
(1) การเพิ่มจำนวนแถวท่อในอินเตอร์คูลเลอร์ การลดจำนวนแถวท่อในเครื่องทำความเย็นอากาศสามารถเพิ่มพื้นที่แลกเปลี่ยนความร้อนของอินเตอร์คูลเลอร์ได้ ขณะเดียวกันก็ลดการไหลของอากาศที่เกิดจากจำนวนแถวท่อจำนวนมากในเครื่องทำความเย็นอากาศ เมื่อกลับเข้าสู่ทางเข้า ด้วยการปรับปรุงข้างต้น อุณหภูมิทางเข้าของอินเตอร์คูลเลอร์จะลดลงประมาณ 2°C และในขณะเดียวกันก็รับประกันประสิทธิภาพการระบายความร้อนของเครื่องทำความเย็นอากาศ

(2) รักษาความถี่ของคอมเพรสเซอร์แรงดันต่ำให้คงที่ และเปลี่ยนความถี่ของคอมเพรสเซอร์แรงดันสูง ส่งผลให้อัตราส่วนปริมาณก๊าซที่จ่ายของคอมเพรสเซอร์แรงดันสูงเปลี่ยนแปลงไป เมื่ออุณหภูมิการระเหยคงที่ที่ -20°C ค่า COP สูงสุดคือ 3.374 และอัตราส่วนปริมาณก๊าซที่จ่ายสูงสุดที่สอดคล้องกับ COP คือ 1.819

(3) เมื่อเปรียบเทียบระบบทำความเย็นแบบอัดสองขั้นตอนทรานส์คริติคอล CO2 ทั่วไปหลายระบบ สรุปได้ว่าอุณหภูมิทางออกของเครื่องทำความเย็นก๊าซและประสิทธิภาพของคอมเพรสเซอร์ขั้นตอนแรงดันต่ำมีอิทธิพลอย่างมากต่อรอบการทำงานที่ความดันที่กำหนด ดังนั้น หากคุณต้องการปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบ จำเป็นต้องลดอุณหภูมิทางออกของเครื่องทำความเย็นก๊าซและเลือกคอมเพรสเซอร์ขั้นตอนแรงดันต่ำที่มีประสิทธิภาพการทำงานสูง