Dvostopenjski kompresorski hladilni cikel običajno uporablja dva kompresorja, in sicer nizkotlačni kompresor in visokotlačni kompresor.
1.1 Postopek naraščanja tlaka hladilnega plina od izparilnega do kondenzacijskega tlaka je razdeljen na 2 stopnji
Prva stopnja: Najprej se stisne na srednji tlak s kompresorjem nizkotlačne stopnje:
Druga faza: plin pod vmesnim tlakom se po vmesnem ohlajanju s pomočjo visokotlačnega kompresorja dodatno stisne na kondenzacijski tlak, batni cikel pa zaključi postopek hlajenja.
Pri nizkih temperaturah hladilnik polnilnega zraka dvostopenjskega kompresijskega hladilnega cikla zmanjša vhodno temperaturo hladilnega sredstva v visokotlačnem kompresorju in hkrati zmanjša temperaturo izpusta istega kompresorja.
Ker dvostopenjski kompresijski hladilni cikel deli celoten hladilni proces na dve stopnji, bo kompresijsko razmerje vsake stopnje precej nižje kot pri enostopenjski kompresiji, kar zmanjša zahteve glede trdnosti opreme in močno izboljša učinkovitost hladilnega cikla. Dvostopenjski kompresijski hladilni cikel je glede na različne metode vmesnega hlajenja razdeljen na vmesni popolni hladilni cikel in vmesni nepopolni hladilni cikel; če temelji na metodi dušenja, ga lahko razdelimo na cikel dušenja prve stopnje in cikel dušenja druge stopnje.
1.2 Vrste dvostopenjskih kompresijskih hladilnih sredstev
Večina dvostopenjskih kompresijskih hladilnih sistemov uporablja srednje- in nizkotemperaturna hladilna sredstva. Eksperimentalne raziskave kažejo, da sta R448A in R455a dobra nadomestka za R404A z vidika energetske učinkovitosti. V primerjavi z alternativami fluoriranim ogljikovodikom je CO2 kot okolju prijazna delovna tekočina potencialna zamenjava za hladilna sredstva na osnovi fluoriranih ogljikovodikov in ima dobre okoljske lastnosti.
Toda zamenjava R134a s CO2 bo poslabšala delovanje sistema, zlasti pri višjih temperaturah okolice, saj je tlak sistema CO2 precej visok in zahteva posebno obravnavo ključnih komponent, zlasti kompresorja.
1.3 Optimizacijske raziskave dvostopenjskega kompresijskega hlajenja
Trenutno so rezultati optimizacijskih raziskav dvostopenjskega sistema kompresijskega hladilnega cikla v glavnem naslednji:
(1) Z zmanjševanjem števila vrst cevi v hladilniku zraka se lahko poveča površina izmenjave toplote hladilnika zraka, hkrati pa se zmanjša pretok zraka, ki ga povzroča veliko število vrst cevi v hladilniku zraka. Na vhodu v hladilnik zraka se lahko z zgornjimi izboljšavami temperatura na vhodu v hladilnik zraka zmanjša za približno 2 °C, hkrati pa se zagotovi hladilni učinek hladilnika zraka.
(2) Frekvenco nizkotlačnega kompresorja vzdržujte konstantno, frekvenco visokotlačnega kompresorja pa spreminjajte, s čimer spreminjate razmerje med količino dovajanega plina visokotlačnega kompresorja. Pri konstantni temperaturi izhlapevanja -20 °C je najvišji COP 3,374, najvišji COP pa ustreza 1,819.
(3) S primerjavo več običajnih transkritičnih dvostopenjskih kompresorskih hladilnih sistemov CO2 je bilo ugotovljeno, da imata izhodna temperatura hladilnika plina in učinkovitost nizkotlačnega kompresorja velik vpliv na cikel pri danem tlaku, zato je za izboljšanje učinkovitosti sistema treba znižati izhodno temperaturo hladilnika plina in izbrati nizkotlačni kompresor z visokim obratovalnim izkoristkom.
Čas objave: 22. marec 2023