2단계 압축기 냉각 원리

2단계 압축기 냉동 사이클은 일반적으로 저압 압축기와 고압 압축기라는 두 개의 압축기를 사용합니다.

1.1 냉매가스가 증발압력에서 응축압력으로 증가하는 과정은 2단계로 구분된다.

1단계 : 저압단 압축기에 의해 중간압력으로 압축됨
두 번째 단계: 중간 압력의 가스는 중간 냉각 후 고압 압축기에 의해 응축 압력까지 더욱 압축되고, 왕복 사이클은 냉동 과정을 완료합니다.

낮은 온도를 생성할 때, 2단 압축 냉동 사이클의 인터쿨러는 고압단 압축기의 냉매 유입 온도를 낮추고, 동일한 압축기의 배출 온도도 낮춥니다.

2단 압축 냉동 사이클은 전체 냉동 과정을 두 단계로 나누므로, 각 단계의 압축비가 1단 압축보다 훨씬 낮아 장비 강도 요구 사항이 줄어들고 냉동 사이클의 효율이 크게 향상됩니다. 2단 압축 냉동 사이클은 다양한 중간 냉각 방식에 따라 중간 완전 냉각 사이클과 중간 불완전 냉각 사이클로 구분됩니다. 스로틀링 방식을 사용하는 경우, 1단 스로틀링 사이클과 2단 스로틀링 사이클로 구분할 수 있습니다.

1.2 2단 압축 냉매 유형

대부분의 2단 압축 냉동 시스템은 중온 및 저온 냉매를 사용합니다. 실험 연구에 따르면 R448A와 R455a는 에너지 효율 측면에서 R404A의 우수한 대체재입니다. 수소불화탄소(HFC)의 대안과 비교했을 때, 친환경 작동 유체인 CO2는 수소불화탄소 냉매의 잠재적 대체재이며 환경적 특성이 우수합니다.

하지만 R134a를 CO2로 대체하면 시스템 성능이 저하됩니다. 특히 주변 온도가 높을 때 더욱 그렇습니다. CO2 시스템의 압력은 매우 높고 압축기를 비롯한 핵심 구성 요소에 대한 특별한 처리가 필요합니다.

1.3 2단 압축 냉동에 대한 최적화 연구

현재, 2단 압축 냉동 사이클 시스템의 최적화 연구 결과는 주로 다음과 같습니다.
(1) 인터쿨러의 튜브 열 수를 늘리는 동시에 에어 쿨러의 튜브 열 수를 줄이면 인터쿨러의 열교환 면적을 늘리는 동시에 에어 쿨러의 튜브 열 수가 많아 발생하는 공기 흐름을 줄일 수 있습니다. 입구로 돌아가서, 위의 개선을 통해 인터쿨러의 입구 온도를 약 2°C 낮추는 동시에 에어 쿨러의 냉각 효과를 보장할 수 있습니다.

(2) 저압 압축기의 주파수를 일정하게 유지하고 고압 압축기의 주파수를 변경하여 고압 압축기의 가스 송출량 비율을 변경합니다. 증발 온도가 -20°C로 일정할 때 최대 COP는 3.374이고, COP에 해당하는 최대 가스 송출량은 1.819입니다.

(3) 일반적인 CO2 초임계 2단 압축 냉동 시스템 몇 가지를 비교해 보면, 가스 쿨러의 출구 온도와 저압단 압축기의 효율이 주어진 압력에서 사이클에 큰 영향을 미친다는 결론을 얻을 수 있습니다. 따라서 시스템 효율을 높이려면 가스 쿨러의 출구 온도를 낮추고 작동 효율이 높은 저압단 압축기를 선택해야 합니다.