O ciclo de refrigeração com compressor de dois estágios geralmente utiliza dois compressores, um compressor de baixa pressão e um compressor de alta pressão.
1.1 O processo de aumento da pressão do gás refrigerante, da pressão de evaporação à pressão de condensação, é dividido em 2 estágios.
Primeira etapa: Comprimido até a pressão intermediária pelo compressor de baixa pressão.
Na segunda etapa: o gás sob pressão intermediária é comprimido ainda mais até a pressão de condensação pelo compressor de alta pressão após o resfriamento intermediário, e o ciclo alternativo completa o processo de refrigeração.
Ao produzir baixas temperaturas, o resfriador intermediário do ciclo de refrigeração por compressão em dois estágios reduz a temperatura de entrada do refrigerante no compressor de alta pressão e também reduz a temperatura de descarga do mesmo compressor.
Como o ciclo de refrigeração por compressão em dois estágios divide todo o processo de refrigeração em duas etapas, a taxa de compressão de cada estágio será muito menor do que a da compressão em estágio único, reduzindo os requisitos de potência do equipamento e melhorando significativamente a eficiência do ciclo de refrigeração. O ciclo de refrigeração por compressão em dois estágios é dividido em um ciclo de resfriamento intermediário completo e um ciclo de resfriamento intermediário incompleto, de acordo com os diferentes métodos de resfriamento intermediário; se for baseado no método de estrangulamento, pode ser dividido em um ciclo de estrangulamento de primeiro estágio e um ciclo de estrangulamento de segundo estágio.
1.2 Tipos de refrigerante de compressão em dois estágios
A maioria dos sistemas de refrigeração por compressão em dois estágios utiliza refrigerantes de média e baixa temperatura. Pesquisas experimentais demonstram que o R448A e o R455a são bons substitutos para o R404A em termos de eficiência energética. Comparado com alternativas aos hidrofluorocarbonos, o CO2, como fluido de trabalho ecologicamente correto, é um substituto potencial para os refrigerantes hidrofluorocarbonos e apresenta boas características ambientais.
No entanto, a substituição do R134a por CO2 deteriorará o desempenho do sistema, especialmente em temperaturas ambientes mais elevadas, pois a pressão do sistema de CO2 é bastante alta e requer tratamento especial de componentes-chave, principalmente do compressor.
1.3 Pesquisa de otimização em refrigeração por compressão em dois estágios
Atualmente, os resultados da pesquisa de otimização do sistema de ciclo de refrigeração por compressão em dois estágios são principalmente os seguintes:
(1) Ao aumentar o número de fileiras de tubos no intercooler, a redução do número de fileiras de tubos no resfriador de ar pode aumentar a área de troca de calor do intercooler, reduzindo simultaneamente o fluxo de ar causado pelo grande número de fileiras de tubos no resfriador de ar. Retornando à sua entrada, por meio das melhorias acima, a temperatura de entrada do intercooler pode ser reduzida em cerca de 2°C, garantindo, ao mesmo tempo, o efeito de resfriamento do resfriador de ar.
(2) Mantenha a frequência do compressor de baixa pressão constante e altere a frequência do compressor de alta pressão, alterando assim a proporção do volume de fornecimento de gás do compressor de alta pressão. Quando a temperatura de evaporação é constante em -20°C, o COP máximo é 3,374 e a proporção máxima de fornecimento de gás correspondente ao COP é 1,819.
(3) Comparando vários sistemas comuns de refrigeração por compressão transcrítica de dois estágios de CO2, conclui-se que a temperatura de saída do resfriador de gás e a eficiência do compressor do estágio de baixa pressão têm grande influência no ciclo a uma determinada pressão, portanto, se você quiser melhorar a eficiência do sistema, é necessário reduzir a temperatura de saída do resfriador de gás e selecionar um compressor de estágio de baixa pressão com alta eficiência operacional.
Data da publicação: 22/03/2023