બે-તબક્કાના કોમ્પ્રેસર રેફ્રિજરેશન સિદ્ધાંત

બે-તબક્કાના કોમ્પ્રેસર રેફ્રિજરેશન ચક્રમાં સામાન્ય રીતે બે કોમ્પ્રેસરનો ઉપયોગ થાય છે, એટલે કે લો-પ્રેશર કોમ્પ્રેસર અને હાઇ-પ્રેશર કોમ્પ્રેસર.

૧.૧ રેફ્રિજરેન્ટ ગેસના બાષ્પીભવન દબાણથી ઘનીકરણ દબાણ સુધી વધવાની પ્રક્રિયાને 2 તબક્કામાં વહેંચવામાં આવી છે.

પ્રથમ તબક્કો: ઓછા દબાણવાળા સ્ટેજ કોમ્પ્રેસર દ્વારા મધ્યવર્તી દબાણ સુધી સંકુચિત:
બીજો તબક્કો: મધ્યવર્તી દબાણ હેઠળ ગેસને મધ્યવર્તી ઠંડક પછી ઉચ્ચ-દબાણ કોમ્પ્રેસર દ્વારા ઘનીકરણ દબાણ સુધી વધુ સંકુચિત કરવામાં આવે છે, અને પારસ્પરિક ચક્ર રેફ્રિજરેશન પ્રક્રિયા પૂર્ણ કરે છે.

નીચા તાપમાનનું ઉત્પાદન કરતી વખતે, બે-તબક્કાના કમ્પ્રેશન રેફ્રિજરેશન ચક્રનું ઇન્ટરકુલર ઉચ્ચ-દબાણ સ્ટેજ કોમ્પ્રેસરમાં રેફ્રિજન્ટના ઇનલેટ તાપમાનને ઘટાડે છે, અને તે જ કોમ્પ્રેસરના ડિસ્ચાર્જ તાપમાનને પણ ઘટાડે છે.

બે-તબક્કાના કમ્પ્રેશન રેફ્રિજરેશન ચક્ર સમગ્ર રેફ્રિજરેશન પ્રક્રિયાને બે તબક્કામાં વિભાજિત કરે છે, તેથી દરેક તબક્કાનો કમ્પ્રેશન રેશિયો સિંગલ-સ્ટેજ કમ્પ્રેશન કરતા ઘણો ઓછો હશે, જે સાધનોની મજબૂતાઈ માટેની જરૂરિયાતોને ઘટાડે છે અને રેફ્રિજરેશન ચક્રની કાર્યક્ષમતામાં ઘણો સુધારો કરશે. બે-તબક્કાના કમ્પ્રેશન રેફ્રિજરેશન ચક્રને વિવિધ મધ્યવર્તી ઠંડક પદ્ધતિઓ અનુસાર મધ્યવર્તી સંપૂર્ણ ઠંડક ચક્ર અને મધ્યવર્તી અપૂર્ણ ઠંડક ચક્રમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે; જો તે થ્રોટલિંગ પદ્ધતિ પર આધારિત હોય, તો તેને પ્રથમ-તબક્કાના થ્રોટલિંગ ચક્ર અને બીજા-તબક્કાના થ્રોટલિંગ ચક્રમાં વિભાજિત કરી શકાય છે.

૧.૨ બે-તબક્કાના કમ્પ્રેશન રેફ્રિજરેન્ટ પ્રકારો

મોટાભાગની બે-તબક્કાની કમ્પ્રેશન રેફ્રિજરેશન સિસ્ટમ્સ મધ્યમ અને નીચા તાપમાનના રેફ્રિજરેન્ટ્સ પસંદ કરે છે. પ્રાયોગિક સંશોધન દર્શાવે છે કે R448A અને R455a ઊર્જા કાર્યક્ષમતાની દ્રષ્ટિએ R404A માટે સારા વિકલ્પ છે. હાઇડ્રોફ્લોરોકાર્બનના વિકલ્પોની તુલનામાં, CO2, પર્યાવરણને અનુકૂળ કાર્યકારી પ્રવાહી તરીકે, હાઇડ્રોફ્લોરોકાર્બન રેફ્રિજરેન્ટ્સ માટે સંભવિત વિકલ્પ છે અને સારી પર્યાવરણીય લાક્ષણિકતાઓ ધરાવે છે.

પરંતુ R134a ને CO2 થી બદલવાથી સિસ્ટમની કામગીરી બગડશે, ખાસ કરીને ઊંચા આસપાસના તાપમાને, CO2 સિસ્ટમનું દબાણ ઘણું વધારે હોય છે અને મુખ્ય ઘટકો, ખાસ કરીને કોમ્પ્રેસરની ખાસ સારવારની જરૂર પડે છે.

૧.૩ બે-તબક્કાના કમ્પ્રેશન રેફ્રિજરેશન પર ઑપ્ટિમાઇઝેશન સંશોધન

હાલમાં, બે-તબક્કાના કમ્પ્રેશન રેફ્રિજરેશન ચક્ર સિસ્ટમના ઑપ્ટિમાઇઝેશન સંશોધન પરિણામો મુખ્યત્વે નીચે મુજબ છે:
(૧) ઇન્ટરકુલરમાં ટ્યુબ પંક્તિઓની સંખ્યા વધારવાથી, એર કૂલરમાં ટ્યુબ પંક્તિઓની સંખ્યા ઘટાડવાથી ઇન્ટરકુલરનો ગરમી વિનિમય વિસ્તાર વધી શકે છે જ્યારે એર કૂલરમાં મોટી સંખ્યામાં ટ્યુબ પંક્તિઓને કારણે હવાના પ્રવાહમાં ઘટાડો થઈ શકે છે. તેના ઇનલેટ પર પાછા ફરતા, ઉપરોક્ત સુધારાઓ દ્વારા, ઇન્ટરકુલરના ઇનલેટ તાપમાનમાં લગભગ 2°C ઘટાડો કરી શકાય છે, અને તે જ સમયે, એર કૂલરની ઠંડક અસરની ખાતરી આપી શકાય છે.

(2) ઓછા દબાણવાળા કોમ્પ્રેસરની આવર્તન સતત રાખો, અને ઉચ્ચ દબાણવાળા કોમ્પ્રેસરની આવર્તન બદલો, જેનાથી ઉચ્ચ દબાણવાળા કોમ્પ્રેસરના ગેસ ડિલિવરી વોલ્યુમનો ગુણોત્તર બદલાય છે. જ્યારે બાષ્પીભવન તાપમાન -20°C પર સ્થિર હોય છે, ત્યારે મહત્તમ COP 3.374 હોય છે, અને COP ને અનુરૂપ મહત્તમ ગેસ ડિલિવરી ગુણોત્તર 1.819 હોય છે.

(૩) ઘણી સામાન્ય CO2 ટ્રાન્સક્રિટિકલ ટુ-સ્ટેજ કમ્પ્રેશન રેફ્રિજરેશન સિસ્ટમ્સની તુલના કરીને, એવું તારણ કાઢવામાં આવે છે કે ગેસ કુલરનું આઉટલેટ તાપમાન અને લો-પ્રેશર સ્ટેજ કોમ્પ્રેસરની કાર્યક્ષમતા આપેલ દબાણ પર ચક્ર પર મોટો પ્રભાવ પાડે છે, તેથી જો તમે સિસ્ટમ કાર્યક્ષમતા સુધારવા માંગતા હો, તો ગેસ કુલરનું આઉટલેટ તાપમાન ઘટાડવું અને ઉચ્ચ ઓપરેટિંગ કાર્યક્ષમતા ધરાવતું લો-પ્રેશર સ્ટેજ કોમ્પ્રેસર પસંદ કરવું જરૂરી છે.