Қазақстандағы әуе кемелеріндегі салқындату жүйелері: газ турбиналық ұшақтардағы ауа циклды машиналар (ACM) мен кондиционер жинақтары туралы толық ақпарат.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Әуе кемелерін суыту
Aircraft refrigeration
Ауа циклы машинасы (ACM) – қысымды газ турбинасымен жұмыс істейтін әуе кемелерінде қолданылатын қоршаған ортаны басқару жүйесінің (ECS) суыту құрылымы. Әдетте, әуе кемесінде мұндай ACM-дер екі-үш болады. Әрбір ACM және оның құралымдары жиі ауа кондициялау жиынтығы деп аталады. Ауа циклымен салқындату процесі газ циклында фреон сияқты фазалық өзгеріске ұшырайтын материалдың орнына ауаны пайдаланады. Суытушы заттың конденсациясы немесе булануы болмайды, ал салқындатылған ауа тікелей кабинаны желдетуге немесе электрондық жабдықты салқындатуға қолданылады.
An air cycle machine (ACM) is the refrigeration unit of the environmental control system (ECS) used in pressurized gas turbine powered aircraft. Normally an aircraft has two or three of these ACM. Each ACM and its components are often referred as an air conditioning pack. The air cycle cooling process uses air instead of a phase changing material such as Freon in the gas cycle. No condensation or evaporation of a refrigerant is involved, and the cooled air output from the process is used directly for cabin ventilation or for cooling electronic equipment.
Тарих
Әуе циклы машиналары алғаш рет 19 ғасырда кемелерде салқындату жасау үшін ойлап табылды. Бұл техника кері Брейтон циклы (газ турбиналық қозғалтқыштың термодинамикалық циклы) болып табылады және Белл-Кольман циклы немесе "Ауа стандарты бойынша тоңазыту циклы" деп те белгілі.
Air cycle machines were first developed in the 19th century for providing chilling on ships. The technique is a reverse Brayton cycle (the thermodynamic cycle of a gas turbine engine) and is also known as a Bell Coleman cycle or "Air Standard Refrigeration Cycle".
Техникалық мәліметтер
Кез келген тоңазыту циклындағы әдеттегі қысу, салқындату және кеңею ACM-де центробегіш компрессор, екі ауа-ауа жылу алмастырғышы және кеңею турбинасы арқылы жүзеге асырылады. Қозғалтқыштардан алынатын, қосалқы қуат блогынан немесе жердегі көзден алынатын, 150 °C-тан жоғары температурасы және белгілі бір қысымы бар ауа негізгі жылу алмастырғышқа бағытталады. Ауа-ауа жылу алмастырғышында салқындатқыш ретінде қоршаған ортаның температурасы мен қысымындағы сыртқы ауа қолданылады. Ыстық ауа салқындатылғаннан кейін центробегіш компрессормен қысылады. Бұл қысылу ауаны қыздырады (осы кезде ауаның ең жоғары температурасы шамамен 250 °C) және ол екінші жылу алмастырғышқа жіберіледі, ол қайтадан сыртқы ауаны салқындатқыш ретінде пайдаланады. Бірінші жылу алмастырғыштағы алдын ала салқындату ACM тиімділігін арттырады, өйткені ол компрессорға кіретін ауаның температурасын төмендетеді, сондықтан белгілі бір ауа массасын қысу үшін аз жұмыс қажет (келіп жатқан газдың температурасы жоғарылаған сайын газды белгілі бір қатынаспен қысу үшін қажетті энергия артады). Осы кезде қысылған салқындатылған ауаның температурасы сыртқы ауаның қоршаған орта температурасынан сәл жоғары болады. Қысылған, салқындатылған ауа содан кейін кеңею турбинасы арқылы өтеді, ол кеңейген кезде ауадан жылуды шығарып, оны қоршаған орта температурасынан төмен салқындатады (-20 °C немесе -30 °C дейін). Сыртқы ауа температурасы жоғары болған кезде де ACM 0 °C-тан төмен салқындатылған ауа шығаруға мүмкіндік береді (мысалы, ыстық климатта жерде тұрған ұшақта). Кеңею турбинасынан алынған жұмыс вал арқылы топтың центробегіш компрессорын және жерде жұмыс істеген кезде жылу алмастырғыштарға сыртқы ауаны тартатын желдеткішті айналдырады; ұшу кезінде ағын ауасы қолданылады. Кондиционерлік топтаманың қуаты жүйеден шығатын салқындатылған ауаға қатысты кіретін қан кету ауасының қысымын азайтудан туындайды; типтік айырмашылықтар шамамен Liebherr Aerospace, Collins Aerospace және PBS Velka Bites компанияларында шамамен құрайды.
The usual compression, cooling and expansion seen in any refrigeration cycle is accomplished in the ACM by a centrifugal compressor, two air to air heat exchangers and an expansion turbine. Bleed air from the engines, an auxiliary power unit, or a ground source, which can be in excess of 150 °C and at a pressure of perhaps , is directed into a primary heat exchanger. Outside air at ambient temperature and pressure is used as the coolant in this air to air heat exchanger. Once the hot air has been cooled, it is then compressed by the centrifugal compressor. This compression heats the air (the maximum air temperature at this point is about 250 °C) and it is sent to the secondary heat exchanger, which again uses outside air as the coolant. The pre cooling through the first heat exchanger increases the efficiency of the ACM because it lowers the temperature of the air entering the compressor, so that less work is required to compress a given air mass (the energy required to compress a gas by a given ratio rises as the temperature of the incoming gas rises). At this point, the temperature of the compressed cooled air is somewhat greater than the ambient temperature of the outside air. The compressed, cooled air then travels through the expansion turbine which extracts heat from the air as it expands, cooling it to below ambient temperature (down to −20 °C or −30 °C). It is possible for the ACM to produce air cooled to less than 0 °C even when outside air temperature is high (as might be experienced with the aircraft stationary on the ground in a hot climate). The work extracted by the expansion turbine is transmitted by a shaft to spin the pack's centrifugal compressor and an inlet fan which draws in the external air for the heat exchangers during ground running; ram air is used in flight. The power for the air conditioning pack comes from the reduction of the pressure of the incoming bleed air relative to that of the cooled air exiting the system; typical differentials are from about to about Liebherr Aerospace, Collins Aerospace, and PBS Velka Bites.