Der zweistufige Kompressor-Kältekreislauf verwendet im Allgemeinen zwei Kompressoren, nämlich einen Niederdruckkompressor und einen Hochdruckkompressor.
1.1 Der Prozess der Erhöhung des Kältemittelgases vom Verdampfungsdruck zum Kondensationsdruck ist in zwei Phasen unterteilt
Die erste Stufe: Zuerst wird durch den Kompressor der Niederdruckstufe auf den Zwischendruck komprimiert:
Die zweite Stufe: Das unter Zwischendruck stehende Gas wird nach der Zwischenkühlung durch den Hochdruckkompressor weiter auf Kondensationsdruck komprimiert, und der Hin- und Herzyklus schließt einen Kühlprozess ab.
Bei der Erzeugung niedriger Temperaturen senkt der Zwischenkühler des zweistufigen Kompressionskältekreislaufs die Eintrittstemperatur des Kältemittels im Hochdruckkompressor und reduziert auch die Austrittstemperatur desselben Kompressors.
Da der zweistufige Kompressionskältekreislauf den gesamten Kälteprozess in zwei Stufen unterteilt, ist das Kompressionsverhältnis jeder Stufe deutlich niedriger als bei der einstufigen Kompression. Dies reduziert die Anforderungen an die Festigkeit der Anlage und verbessert die Effizienz des Kältekreislaufs deutlich. Der zweistufige Kompressionskältekreislauf wird entsprechend den verschiedenen Zwischenkühlverfahren in einen Zwischenkühlzyklus mit vollständiger Kühlung und einen Zwischenkühlzyklus mit unvollständiger Kühlung unterteilt. Basiert er auf dem Drosselverfahren, kann er in einen Drosselzyklus der ersten und einen Drosselzyklus der zweiten Stufe unterteilt werden.
1.2 Zweistufige Kompressionskältemitteltypen
Die meisten zweistufigen Kompressionskälteanlagen verwenden Kältemittel mittlerer und niedriger Temperatur. Experimentelle Untersuchungen zeigen, dass R448A und R455a hinsichtlich der Energieeffizienz gute Alternativen zu R404A darstellen. Im Vergleich zu Alternativen zu Fluorkohlenwasserstoffen ist CO2 als umweltfreundliches Arbeitsmedium ein potenzieller Ersatz für Fluorkohlenwasserstoff-Kältemittel und weist gute Umwelteigenschaften auf.
Das Ersetzen von R134a durch CO2 verschlechtert jedoch die Systemleistung, insbesondere bei höheren Umgebungstemperaturen. Der Druck des CO2-Systems ist ziemlich hoch und erfordert eine besondere Behandlung wichtiger Komponenten, insbesondere des Kompressors.
1.3 Optimierungsforschung zur zweistufigen Kompressionskältetechnik
Derzeit sind die Optimierungsforschungsergebnisse des zweistufigen Kompressionskältekreislaufsystems im Wesentlichen wie folgt:
(1) Durch die Erhöhung der Anzahl der Rohrreihen im Ladeluftkühler und die Reduzierung der Anzahl der Rohrreihen im Luftkühler kann die Wärmeaustauschfläche des Ladeluftkühlers vergrößert und gleichzeitig der durch die große Anzahl der Rohrreihen im Luftkühler verursachte Luftstrom reduziert werden. Zurück zum Einlass: Durch die oben genannten Verbesserungen kann die Einlasstemperatur des Ladeluftkühlers um etwa 2 °C gesenkt und gleichzeitig die Kühlwirkung des Luftkühlers gewährleistet werden.
(2) Halten Sie die Frequenz des Niederdruckkompressors konstant und ändern Sie die Frequenz des Hochdruckkompressors, wodurch sich das Verhältnis des Gasfördervolumens des Hochdruckkompressors ändert. Wenn die Verdampfungstemperatur konstant bei -20 °C liegt, beträgt der maximale COP 3,374 und das maximale dem COP entsprechende Gasförderverhältnis 1,819.
(3) Durch den Vergleich mehrerer gängiger transkritischer zweistufiger CO2-Kompressionskältesysteme wird der Schluss gezogen, dass die Auslasstemperatur des Gaskühlers und die Effizienz des Niederdruckkompressors einen großen Einfluss auf den Zyklus bei einem bestimmten Druck haben. Wenn Sie also die Systemeffizienz verbessern möchten, ist es notwendig, die Auslasstemperatur des Gaskühlers zu senken und einen Niederdruckkompressor mit hoher Betriebseffizienz auszuwählen.
Veröffentlichungszeit: 22. März 2023