עקרון קירור מדחס דו-שלבי

מחזור קירור דו-שלבי של מדחס משתמש בדרך כלל בשני מדחסים, כלומר מדחס בלחץ נמוך ומדחס בלחץ גבוה.

1.1 תהליך העלייה של גז קירור מלחץ אידוי ללחץ עיבוי מחולק לשני שלבים

השלב הראשון: דחוס ללחץ הביניים על ידי מדחס השלב בלחץ נמוך תחילה:
השלב השני: הגז תחת לחץ ביניים נדחס עוד יותר ללחץ עיבוי על ידי מדחס בלחץ גבוה לאחר קירור ביניים, ומחזור ההדדי משלים תהליך קירור.

בעת ייצור טמפרטורות נמוכות, המצנן הבין-שלבי של מחזור קירור דחיסה דו-שלבי מפחית את טמפרטורת הכניסה של נוזל הקירור במדחס בשלב הלחץ הגבוה, וגם מפחית את טמפרטורת הפריקה של אותו מדחס.

מכיוון שמחזור קירור דחיסה דו-שלבי מחלק את כל תהליך הקירור לשני שלבים, יחס הדחיסה של כל שלב יהיה נמוך בהרבה מזה של דחיסה חד-שלבית, מה שמפחית את הדרישות לחוזק הציוד ומשפר מאוד את יעילות מחזור הקירור. מחזור קירור דחיסה דו-שלבי מחולק למחזור קירור ביניים מלא ומחזור קירור ביניים לא מלא בהתאם לשיטות קירור ביניים השונות; אם הוא מבוסס על שיטת המצערת, ניתן לחלק אותו למחזור מצערת שלב ראשון ומחזור מצערת שלב שני.

1.2 סוגי נוזל קירור דחיסה דו-שלבי

רוב מערכות הקירור הדו-שלביות בוחרות בנוזלי קירור בטמפרטורה בינונית ונמוכה. מחקרים ניסיוניים מראים ש-R448A ו-R455a הם תחליפים טובים ל-R404A מבחינת יעילות אנרגטית. בהשוואה לחלופות לפחמימנים הידרופלואוריים, CO2, כנוזל עבודה ידידותי לסביבה, הוא תחליף פוטנציאלי לגזי קירור הידרופלואוריים ובעל מאפיינים סביבתיים טובים.

אבל החלפת R134a ב-CO2 תפגע בביצועי המערכת, במיוחד בטמפרטורות סביבה גבוהות יותר, הלחץ של מערכת ה-CO2 גבוה למדי ודורש טיפול מיוחד ברכיבים מרכזיים, במיוחד המדחס.

1.3 מחקר אופטימיזציה על קירור דחיסה דו-שלבי

נכון לעכשיו, תוצאות מחקר האופטימיזציה של מערכת קירור דחיסה דו-שלבית הן בעיקר כדלקמן:
(1) תוך הגדלת מספר שורות הצינורות במצנן הבין-קירור, צמצום מספר שורות הצינורות במצנן האוויר יכול להגדיל את שטח חילופי החום של המצנן הבין-קירור תוך הפחתת זרימת האוויר הנגרמת עקב מספר שורות הצינורות הרב במצנן האוויר. בחזרה לפתח הכניסה שלו, באמצעות השיפורים הנ"ל, ניתן להפחית את טמפרטורת הכניסה של המצנן הבין-קירור בכ-2 מעלות צלזיוס, ובמקביל, ניתן להבטיח את אפקט הקירור של מצנן האוויר.

(2) יש לשמור על תדירות קבועה של מדחס הלחץ הנמוך, ולשנות את תדירות מדחס הלחץ הגבוה, ובכך לשנות את יחס נפח אספקת הגז של מדחס הלחץ הגבוה. כאשר טמפרטורת האידוי קבועה ב-20°C-, יחס אספקת הגז המרבי הוא 3.374, ויחס אספקת הגז המרבי המתאים ל-COP הוא 1.819.

(3) על ידי השוואה בין מספר מערכות קירור דו-שלביות טרנסקריטיות נפוצות עם CO2, המסקנה היא שטמפרטורת היציאה של מצנן הגז ויעילות מדחס הלחץ הנמוך משפיעות רבות על המחזור בלחץ נתון, לכן אם רוצים לשפר את יעילות המערכת, יש צורך להפחית את טמפרטורת היציאה של מצנן הגז ולבחור מדחס לחץ נמוך בעל יעילות תפעולית גבוהה.