Prinsip pendinginan kompresor dua tahap

Siklus pendinginan kompresor dua tahap umumnya menggunakan dua kompresor, yaitu kompresor tekanan rendah dan kompresor tekanan tinggi.

1.1 Proses peningkatan tekanan gas pendingin dari tekanan penguapan ke tekanan kondensasi dibagi menjadi 2 tahap

Tahap pertama: Dikompresi ke tekanan menengah terlebih dahulu oleh kompresor tahap tekanan rendah:
Tahap kedua: gas pada tekanan menengah dikompresi lebih lanjut ke tekanan kondensasi oleh kompresor tekanan tinggi setelah pendinginan menengah, dan siklus bolak-balik menyelesaikan proses pendinginan.

Saat menghasilkan suhu rendah, intercooler pada siklus pendinginan kompresi dua tahap mengurangi suhu masuk refrigeran di kompresor tahap tekanan tinggi, dan juga mengurangi suhu keluar dari kompresor yang sama.

Karena siklus pendinginan kompresi dua tahap membagi seluruh proses pendinginan menjadi dua tahap, rasio kompresi setiap tahap akan jauh lebih rendah daripada kompresi satu tahap, sehingga mengurangi persyaratan kekuatan peralatan dan sangat meningkatkan efisiensi siklus pendinginan. Siklus pendinginan kompresi dua tahap dibagi menjadi siklus pendinginan lengkap perantara dan siklus pendinginan tidak lengkap perantara sesuai dengan metode pendinginan perantara yang berbeda; jika didasarkan pada metode pembatasan aliran (throttling), dapat dibagi menjadi siklus pembatasan aliran tahap pertama dan siklus pembatasan aliran tahap kedua.

1.2 Jenis refrigeran kompresi dua tahap

Sebagian besar sistem pendingin kompresi dua tahap memilih refrigeran suhu menengah dan rendah. Penelitian eksperimental menunjukkan bahwa R448A dan R455a merupakan pengganti yang baik untuk R404A dalam hal efisiensi energi. Dibandingkan dengan alternatif hidrofluorokarbon, CO2, sebagai fluida kerja yang ramah lingkungan, merupakan pengganti potensial untuk refrigeran hidrofluorokarbon dan memiliki karakteristik lingkungan yang baik.

Namun, mengganti R134a dengan CO2 akan menurunkan kinerja sistem, terutama pada suhu lingkungan yang lebih tinggi, tekanan sistem CO2 cukup tinggi dan memerlukan perlakuan khusus pada komponen-komponen kunci, terutama kompresor.

1.3 Penelitian optimasi pada pendinginan kompresi dua tahap

Saat ini, hasil penelitian optimasi sistem siklus pendinginan kompresi dua tahap terutama sebagai berikut:
(1) Dengan meningkatkan jumlah baris tabung pada intercooler, pengurangan jumlah baris tabung pada pendingin udara dapat meningkatkan luas pertukaran panas intercooler sekaligus mengurangi aliran udara yang disebabkan oleh banyaknya baris tabung pada pendingin udara. Kembali ke saluran masuknya, melalui peningkatan di atas, suhu masuk intercooler dapat dikurangi sekitar 2°C, dan pada saat yang sama, efek pendinginan pendingin udara dapat terjamin.

(2) Pertahankan frekuensi kompresor tekanan rendah tetap konstan, dan ubah frekuensi kompresor tekanan tinggi, sehingga mengubah rasio volume pengiriman gas kompresor tekanan tinggi. Ketika suhu penguapan konstan pada -20°C, COP maksimum adalah 3,374, dan rasio pengiriman gas maksimum yang sesuai dengan COP adalah 1,819.

(3) Dengan membandingkan beberapa sistem pendingin kompresi dua tahap transkritis CO2 umum, disimpulkan bahwa suhu keluaran pendingin gas dan efisiensi kompresor tahap tekanan rendah memiliki pengaruh besar pada siklus pada tekanan tertentu, sehingga jika ingin meningkatkan efisiensi sistem, perlu untuk mengurangi suhu keluaran pendingin gas dan memilih kompresor tahap tekanan rendah dengan efisiensi operasi yang tinggi.