Машина воздушного цикла - Air cycle machine

An машина воздушного цикла (ACM) - холодильная установка система экологического контроля (ECS) используется в под давлением газовая турбина -приведенный самолет. Обычно в самолете есть два или три таких ACM. Каждый ACM и его компоненты часто называют комплект кондиционирования воздуха. В процессе охлаждения воздушного цикла используется воздух вместо материала с изменяющейся фазой, такого как Фреон в газовый цикл. Нет конденсация или испарение хладагента, а охлажденный воздух, выходящий из технологического процесса, используется непосредственно для вентиляции кабины или для охлаждения электронного оборудования.

История

Машины с воздушным циклом были впервые разработаны в 19 веке для охлаждения судов. Техника обратная Цикл Брайтона (термодинамический цикл газотурбинного двигателя), также известный как цикл Белла-Коулмана или «стандартный цикл охлаждения».

Технические подробности

Машина воздушного цикла на борту Сухой Суперджет 100

Обычное сжатие, охлаждение и расширение, наблюдаемое в любом охлаждение цикл выполняется в ACM центробежный компрессор, два класса воздух-воздух теплообменники и турбодетандер.

Стравить воздух от двигателей, вспомогательной силовой установки или наземного источника, температура которой может превышать 150 ° C и давление, возможно, 32 фунта на квадратный дюйм (220 кПа),[1] направляется в первичный теплообменник. В данном теплообменнике воздух-воздух в качестве хладагента используется наружный воздух с температурой и давлением окружающей среды. После охлаждения горячий воздух сжимается центробежный компрессор. Это сжатие нагревает воздух (максимальная температура воздуха в этот момент составляет около 250 ° C), и он направляется во вторичный теплообменник, который снова использует внешний воздух в качестве хладагента. Предварительное охлаждение через первый теплообменник увеличивает эффективность ACM, потому что оно снижает температуру воздуха, входящего в компрессор, так что требуется меньше работы для сжатия заданной воздушной массы (энергии, необходимой для сжатия газа заданной соотношение увеличивается при повышении температуры поступающего газа).

В этот момент температура сжатого охлажденного воздуха несколько выше, чем температура наружного воздуха. Затем сжатый охлажденный воздух проходит через турбодетандер который извлекает тепло из воздуха по мере его расширения, охлаждая его до температуры ниже окружающей (до -20 ° C или -30 ° C). ACM может производить воздух, охлаждаемый до температуры ниже 0 ° C, даже при высокой температуре наружного воздуха (как это может происходить с самолетом, стоящим на земле в жарком климате).[2] Работа, извлекаемая расширительной турбиной, передается валом для вращения центробежного компрессора блока и входным вентилятором, который втягивает наружный воздух для теплообменников во время работы на грунте; в полете используется набегающий воздух. Мощность блока кондиционирования воздуха обеспечивается за счет снижения давления входящего отбираемого воздуха по сравнению с давлением охлажденного воздуха, выходящего из системы; типичные перепады составляют от примерно 30 фунтов на квадратный дюйм или 210 кПа до примерно 11 фунтов на квадратный дюйм или 76 кПа.[1]

Следующий шаг - осушать воздух. Охлаждение воздуха привело к тому, что водяной пар, содержащийся в нем, конденсируется в туман, который можно удалить с помощью циклонный сепаратор. Исторически вода, извлекаемая сепаратором, просто сбрасывалась за борт, но более новые ACM распыляют воду во впускные отверстия для наружного воздуха для каждого теплообменника, что дает охлаждающей жидкости большую теплоемкость и повышает эффективность. (Это также означает, что запуск ACM на самолете, припаркованном на взлетной полосе, не оставляет луж.)

Теперь воздух можно объединить в смесительной камере с небольшим количеством некондиционированного отбираемого из двигателя воздуха. Это нагревает воздух до желаемой температуры, а затем воздух выходит в кабину или к электронному оборудованию.

Номенклатура

Типы

Типы машин с воздушным циклом могут быть определены как:

  • Простой цикл, состоящий из турбины и вентилятора на общем валу
  • Пыльник двухколесный, состоящий из турбины и компрессора на общем валу
  • Трехколесная, состоящая из турбины, компрессора и вентилятора на общем валу.
  • Четырехколесный / двухзолотный, состоящий из двух турбин, компрессора и вентилятора на общем валу

Сокращенная форма

Оборудование упоминается по-разному как PAC, кондиционирование воздуха паковать, или A / C паковать, но нет согласованности и согласия относительно производных и значений:

  • Pack. как сокращение от пакет, применяется как в пневматических, так и в непневматических системах (Боинг, Airbus, Embraer, Бомбардье и Локхид )
  • PAC как акроним, означающий либо Пассажирский кондиционер или пневматический кондиционер (последние можно найти на панелях управления системами по крайней мере одного поставщика бизнес-джетов)
  • ПАКЕТ как акроним для комплект пневматического воздушного цикла

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ а б Боинг. «Система экологического контроля коммерческих авиалайнеров» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 24.05.2011.
  2. ^ Секретариат COT Великобритании, дискуссионный документ о воздушной среде кабины В архиве 2006-09-25 на Wayback Machine

внешние ссылки