Машина воздушного цикла

Машина воздушного цикла ( ACM ) — это холодильная установка системы экологического контроля (ECS), используемая в под давлением газотурбинными двигателями с самолетах . Обычно на самолете имеется два или три таких ACM. Каждый ACM и его компоненты часто называют кондиционирования воздуха блоком . вместо материала с фазовым изменением, такого как фреон, В процессе охлаждения с воздушным циклом в газовом цикле используется воздух . Никакой конденсации или испарения хладагента не происходит, а охлажденный воздух, выходящий из 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. Этот метод представляет собой обратный цикл Брайтона (термодинамический цикл газотурбинного двигателя) и также известен как цикл Белла Коулмана или «стандартный воздушный цикл охлаждения».

Технические детали

Обычное сжатие, охлаждение и расширение, наблюдаемое в любом холодильном цикле, осуществляется в ACM центробежным компрессором , двумя воздухо-воздушными теплообменниками и расширительной турбиной .

Удалите воздух из двигателей, вспомогательной силовой установки или наземного источника, температура которого может превышать 150 °C и давление около 32 фунтов на квадратный дюйм (220 кПа), ^[1] направляется в первичный теплообменник. В качестве охлаждающей жидкости в этом воздухо-воздушном теплообменнике используется наружный воздух при температуре и давлении окружающей среды. После охлаждения горячий воздух сжимается центробежным компрессором . В результате сжатия воздух нагревается (максимальная температура воздуха в этот момент составляет около 250 °C) и направляется во вторичный теплообменник, который снова использует наружный воздух в качестве хладагента. Предварительное охлаждение через первый теплообменник повышает эффективность ACM, поскольку оно снижает температуру воздуха, поступающего в компрессор, поэтому для сжатия заданной массы воздуха требуется меньше работы (энергии, необходимой для сжатия газа на заданную величину). соотношение увеличивается с повышением температуры поступающего газа).

В этот момент температура сжатого охлажденного воздуха несколько превышает температуру наружного воздуха. Сжатый охлажденный воздух затем проходит через расширительную турбину , которая извлекает тепло из воздуха по мере его расширения, охлаждая его до температуры ниже температуры окружающей среды (до -20 °C или -30 °C). ACM может производить воздух, охлажденный до температуры ниже 0 °C, даже если температура наружного воздуха высокая (что может произойти, когда самолет стоит на земле в жарком климате). ^[2] Работа, извлекаемая расширительной турбиной, передается валом для вращения центробежного компрессора агрегата и приточным вентилятором, который всасывает внешний воздух для теплообменников во время работы на земле; 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 – осушение воздуха. Охлаждение воздуха привело к тому, что содержащийся в нем водяной пар конденсируется в туман, который можно удалить с помощью циклонного сепаратора . Раньше вода, отбираемая сепаратором, просто сбрасывалась за борт, но новые ACM распыляют воду в воздухозаборники наружного воздуха каждого теплообменника, что придает охлаждающей жидкости большую теплоемкость и повышает эффективность. (Это также означает, что при запуске ACM на самолете, припаркованном на взлетной полосе, не остается луж.)

Теперь воздух можно смешивать в смесительной камере с небольшим количеством некондиционированного воздуха, отбираемого из двигателя. При этом воздух нагревается до нужной температуры, а затем воздух подается в салон или к электронному оборудованию.

Производители

Основными производителями ACM являются Honeywell Aerospace , ^[3] Либхерр Аэроспейс , ^[4] Коллинз Аэроспейс , ^[5] и PBS Velka Bites . ^[6]

Номенклатура

Типы

Типы машин с воздушным циклом можно определить как:

Простой цикл, состоящий из турбины и вентилятора на общем валу.
Двухколесный бутстрап, состоящий из турбины и компрессора на общем валу.
Трехколесное, состоящее из турбины, компрессора и вентилятора на общем валу.
Четырехколесный/двухзолотниковый, состоящий из двух турбин, компрессора и вентилятора на общем валу.

Сокращения

Оборудование называют по-разному: PAC кондиционирования воздуха , блок или пакет A/C , но отсутствует последовательность и согласие в отношении выводов и значений:

Пакет. как сокращение от package , применяемое как к пневматическим, так и к непневматическим системам ( Boeing , Airbus , Embraer , Bombardier и Lockheed )
PAC как аббревиатура, означающая либо пассажирский кондиционер , либо пневматический кондиционер (последний можно найти на панелях управления системами по крайней мере одного поставщика бизнес-джетов)
УПАКОВКА как аббревиатура от комплекта пневматического воздушного цикла или комплекта для повышения давления и кондиционирования воздуха.

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Боинг . «Система экологического контроля коммерческого авиалайнера» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 24 мая 2011 г.
^ Секретариат COT Великобритании, документ для обсуждения воздушной среды в салоне. Архивировано 25 сентября 2006 г. в Wayback Machine.
^ «Системы управления воздухом» . aerospace.honeywell.com . Проверено 25 августа 2022 г.
^ «Системы кондиционирования Liebherr-Transportation Systems» . www.liebherr.com . Проверено 25 августа 2022 г.
^ «Системы терморегулирования» . Коллинз Аэроспейс . Проверено 25 августа 2022 г.
^ «Системы экологического контроля» . ПБС . Проверено 25 августа 2022 г.

Внешние ссылки

Майор Конг (6 июня 2013 г.). «Как работают авиалайнеры — Герметизация» . Ежедневный Кос .
Что такое воздушный цикл?
Законодательство и рекомендации правительства Великобритании и Национальной службы здравоохранения (перейдите на страницу 5, чтобы увидеть схему системы ACM)

[BoeingECS-1] Jump up to: ^а ^б Боинг . «Система экологического контроля коммерческого авиалайнера» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 24 мая 2011 г.

[2] Секретариат COT Великобритании, документ для обсуждения воздушной среды в салоне. Архивировано 25 сентября 2006 г. в Wayback Machine.

[3] «Системы управления воздухом» . aerospace.honeywell.com . Проверено 25 августа 2022 г.

[4] «Системы кондиционирования Liebherr-Transportation Systems» . www.liebherr.com . Проверено 25 августа 2022 г.

[5] «Системы терморегулирования» . Коллинз Аэроспейс . Проверено 25 августа 2022 г.

[6] «Системы экологического контроля» . ПБС . Проверено 25 августа 2022 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]