مبدأ التبريد بضاغط ثنائي المراحل

تستخدم دورة التبريد ذات الضاغط ثنائي المراحل بشكل عام ضاغطين، وهما ضاغط الضغط المنخفض وضاغط الضغط العالي.

1.1 تنقسم عملية زيادة ضغط غاز التبريد من ضغط التبخر إلى ضغط التكثيف إلى مرحلتين

المرحلة الأولى: يتم ضغطها إلى الضغط المتوسط ​​بواسطة ضاغط المرحلة منخفضة الضغط أولاً:
المرحلة الثانية: يتم ضغط الغاز الموجود تحت الضغط المتوسط ​​بشكل أكبر إلى ضغط التكثيف بواسطة ضاغط الضغط العالي بعد التبريد المتوسط، وتكمل الدورة الترددية عملية التبريد.

عند إنتاج درجات حرارة منخفضة، يقوم المبرد البيني لدورة التبريد بالضغط ثنائي المرحلة بتقليل درجة حرارة دخول المبرد في ضاغط المرحلة عالية الضغط، كما يقلل أيضًا من درجة حرارة التفريغ لنفس الضاغط.

بما أن دورة التبريد بالضغط ثنائي المراحل تقسم عملية التبريد بأكملها إلى مرحلتين، فإن نسبة الضغط في كل مرحلة ستكون أقل بكثير من نسبة الضغط في دورة التبريد أحادية المرحلة، مما يقلل من متطلبات قوة المعدات ويحسن كفاءة دورة التبريد بشكل كبير. وتنقسم دورة التبريد بالضغط ثنائي المراحل إلى دورة تبريد وسيطة كاملة ودورة تبريد وسيطة غير كاملة، وذلك بحسب طرق التبريد الوسيطة المختلفة؛ فإذا كانت تعتمد على طريقة الخنق، فيمكن تقسيمها إلى دورة خنق من المرحلة الأولى ودورة خنق من المرحلة الثانية.

1.2 أنواع المبردات ذات الضغط ثنائي المرحلة

تعتمد معظم أنظمة التبريد ذات الضغط ثنائي المراحل على استخدام المبردات متوسطة ومنخفضة الحرارة. وتشير الأبحاث التجريبية إلى أن R448A وR455a بديلان جيدان لـ R404A من حيث كفاءة الطاقة. وبالمقارنة مع بدائل مركبات الهيدروفلوروكربون، يُعد ثاني أكسيد الكربون، باعتباره سائل تشغيل صديقًا للبيئة، بديلاً محتملاً لمبردات الهيدروفلوروكربون، ويتميز بخصائص بيئية جيدة.

لكن استبدال غاز التبريد R134a بثاني أكسيد الكربون سيؤدي إلى تدهور أداء النظام، خاصة في درجات الحرارة المحيطة المرتفعة، حيث أن ضغط نظام ثاني أكسيد الكربون مرتفع للغاية ويتطلب معالجة خاصة للمكونات الرئيسية، وخاصة الضاغط.

1.3 بحث تحسين التبريد بالضغط على مرحلتين

في الوقت الحالي، تتلخص نتائج أبحاث تحسين نظام دورة التبريد بالضغط ثنائي المراحل فيما يلي:
(1) مع زيادة عدد صفوف الأنابيب في المبرد البيني، يمكن تقليل عدد صفوف الأنابيب في مبرد الهواء لزيادة مساحة التبادل الحراري للمبرد البيني مع تقليل تدفق الهواء الناتج عن كثرة صفوف الأنابيب في مبرد الهواء. وبالعودة إلى مدخله، يمكن من خلال التحسينات المذكورة أعلاه خفض درجة حرارة مدخل المبرد البيني بحوالي درجتين مئويتين، مع ضمان فعالية تبريد مبرد الهواء في الوقت نفسه.

(2) حافظ على تردد ضاغط الضغط المنخفض ثابتًا، وغيّر تردد ضاغط الضغط العالي، مما يؤدي إلى تغيير نسبة حجم الغاز المُوَصَّل من ضاغط الضغط العالي. عندما تكون درجة حرارة التبخر ثابتة عند -20 درجة مئوية، يكون معامل الأداء الأقصى 3.374، وتكون نسبة الغاز المُوَصَّلة المقابلة لهذا المعامل 1.819.

(3) من خلال مقارنة العديد من أنظمة التبريد الشائعة ذات الضغط ثنائي المرحلة فوق الحرج لثاني أكسيد الكربون، تم التوصل إلى أن درجة حرارة مخرج مبرد الغاز وكفاءة ضاغط المرحلة منخفضة الضغط لهما تأثير كبير على الدورة عند ضغط معين، لذلك إذا كنت ترغب في تحسين كفاءة النظام، فمن الضروري تقليل درجة حرارة مخرج مبرد الغاز واختيار ضاغط المرحلة منخفضة الضغط ذي كفاءة تشغيل عالية.