关于飞机空调系统求问？

十一月的萧邦 · 发表于 2015-5-31 15:17:24

关于飞机空调系统有几点疑问：
1、空调系统使引气温度下降最多的是ACM中气体对涡轮做功吗？这一过程可以使温度下降到常温以下吗？为什么家用空调必须要通过制冷剂这一媒介来达到制冷效果，而飞机空调直接靠压气机压缩气体然后对涡轮做功膨胀就可以达到制冷效果？？
2、主、次热交换器的作用是什么？在地面或者距地面不高时没有冲压冷空气，空调系统依然有制冷效果，所以感觉这一部分多余的。不知道是不是为了降低温度，防止高温引气对压气机、涡轮叶片的损伤。
3、为什么空调系统要反复除水，空气中有一定水分不是使人体舒适度更高吗？
4、气体在再加热器、冷凝器中反复来回主要是为了除掉空气中的水吧？

favorright · 发表于 2015-5-31 20:08:58

1、空调系统使引气温度下降最多的是ACM中气体对涡轮做功吗？这一过程可以使温度下降到常温以下吗？为什么家用空调必须要通过制冷剂这一媒介来达到制冷效果，而飞机空调直接靠压气机压缩气体然后对涡轮做功膨胀就可以达到制冷效果？？
是的，主要的是涡轮做功。涡轮出口温度可以到零下50度以下。ACM是空气涡轮膨胀制冷，家用空调类似飞机上的蒸气循环制冷VCS。空气经过涡轮时，压力降低，速度增加，同时由于剧烈膨胀温度降低。
2、主、次热交换器的作用是什么？在地面或者距地面不高时没有冲压冷空气，空调系统依然有制冷效果，所以感觉这一部分多余的。不知道是不是为了降低温度，防止高温引气对压气机、涡轮叶片的损伤。
提高压力的同时降低引气温度，在地面没有他们的话压气机入口温度及出口温度都会太高，不利于提高压力及后期涡轮膨胀降温。
3、为什么空调系统要反复除水，空气中有一定水分不是使人体舒适度更高吗？
空气中含水量高会造成冷凝器出口冰堵。分配管路中含水量高会造成管路积水及滋生细菌，并对机身金属材料造成腐蚀，通常在大量采用复合材料做机身的飞机中才会加入加湿系统。
4、气体在再加热器、冷凝器中反复来回主要是为了除掉空气中的水吧？
其中的一部分作用是为了除水，把水气变为水滴，易于除水，还有其他作用。

naiyou · 发表于 2015-5-31 20:10:52

第2条中你感觉冲压空气系统是多余的，实际上它正是飞机空调制冷的关键，而且在地面也是有冲压空气的，不过此时是通过与ACM同轴的循环风扇来抽吸外界空气，流过冲压空气总管达到冷却效果。
简言之，空中是冲压空气，地面是自主抽吸。
再来回答其他问题，热引气进入空调系统后，先经过主热交换器，这带走一部分热量，然后被压缩机压缩，再经过次级热交换器，再带走一部分热量，最后通过推动涡轮做功，温度继续下降，此时出来的空气温度就已经很低了，甚至有结冰的可能。
而家用空调由于体积不能过大、固定不动这些特点，无法利用外界空气作为冷源，因此使用制冷剂的压缩蒸发带走热量。
空中是充满水汽的，举个极端例子，穿云或是下雨，会使大量水分进入空调系统，若不除去这些水分，客舱就会烟云缭绕了，先别说电子设备啥的见不得潮，旅客也不干啊是不是。当然这样的副作用是坐一些长航时的航班，你会觉得口渴，那么福利来了，叫乘务小妹来解决你的基本生理需求即可哦。
第4个问题说对了一半，冷凝器是为了使气体温度降到足够低，析出水分，在加热器是使进入涡轮的气体温度回升，防止剩余的水汽在膨胀做功后结冰。

王大虾 · 发表于 2015-6-1 07:08:01

1最根本的原因是机上有现成的压缩空气，而家里没有
2压缩后的空气不仅压力上升，温度也上升，如果没有散热器，在ACM里做功膨胀后最多也只能得到常温的空气
3温度下降则湿度上升，不除水很容易结冰，很快就会堵上了
4再加热主要为除掉可能的冰

ryn_82 · 发表于 2015-6-1 12:55:10

用能量守恒的原理，你自己可以想一想，空调引气温度下降的能量跑到哪去了？

geshuliang · 发表于 2015-6-1 15:01:28

没机务币啊，赚一点lllll

十一月的萧邦 · 发表于 2015-6-1 15:57:25

favorright:1、空调系统使引气温度下降最多的是ACM中气体对涡轮做功吗？这一过程可以使温度下降到常温以下吗？为什么家用空调必须要通过制冷剂这一媒介来达到制冷效果，而飞机空调直接靠压气机压缩气 .. (2015-05-31 20:08)

感谢解答。。

十一月的萧邦 · 发表于 2015-6-1 15:58:34

naiyou:第2条中你感觉冲压空气系统是多余的，实际上它正是飞机空调制冷的关键，而且在地面也是有冲压空气的，不过此时是通过与ACM同轴的循环风扇来抽吸外界空气，流过冲压空气总管达到冷却效果。 .. (2015-05-31 20:10)

感谢解答

十一月的萧邦 · 发表于 2015-6-1 19:28:41

ryn_82:用能量守恒的原理，你自己可以想一想，空调引气温度下降的能量跑到哪去了？ (2015-06-01 12:55)

主要我是看了这篇帖子：http://bbs.airacm.com/read/259573的叙述“而在整个过程中，根据能量守恒定律，能量既不能产生，也不能消灭，只能从一种形式转换到另一种形式，所以降温只有高温引气内能（表现为温度与压力）与冲压空气进行热交换才能得以实现。而热交换只有通过主次热交换来完成。所以引气降温效果是由热交换器和冲压空气流量与温度来决定。而ACM涡轮部分冲击做的功也只是把进入涡轮引气内能通过ACM压气机转换到以提高进入次级热交换器引气内能，提高引气的内能后即提高温度，再通过次级热交换器与冲压空气热交换以提高交换效率来实现。”

所以有疑问，在夏天地面时，本身机外气体温度就高，如果还是主要靠主次热交换来降低引气温度的话那不是根本就不可能产生温度比外界空气低的冷空气嘛？还有就是通过给涡轮做功就可以使温度降低很多甚至到零度以下确实有点不好理解。
之前没考虑到整个过程引气气体内能（高温高压）的转化：转换为机械能（压气机做功、ACM风扇做功）、气体动能（速度加快）、外界散热，确实是可以使气体变成低压低温的空调引气，而且应该符合能量守恒的。

ryn_82 · 发表于 2015-6-1 21:30:58

你看的那个帖子是对的，没有外界大气的温度升高，高速从主轮舱那排出，发动机引气温度是降低不了的。

慕容 · 发表于 2015-6-2 07:54:57

我去，这个题很热啊！这么多大神解答！

十一月的萧邦 · 发表于 2015-6-2 09:26:26

ryn_82:你看的那个帖子是对的，没有外界大气的温度升高，高速从主轮舱那排出，发动机引气温度是降低不了的。
(2015-06-01 21:30)

这。。看原理图的话发动机引气在经过ACM的涡轮后温度才降到零度以下，与主次热交换没多大关系了，引气经过主、次热交换的温度是限制在涡轮进口过热电门（210F），压气机进口过热电门（390F）。
但是这篇帖子http://bbs.airacm.com/read/259573的说法是“引气降温效果是由热交换器和冲压空气流量与温度来决定”。主要的引气温度降低是靠主次热交换，那就不符合道理呀。
我想应该是主次热交换是起到控制进入压气机、涡轮的引气温度，而真正使引气有制冷效果的是对涡轮做功，这一过程也有通过ACM机匣散热，但是不能归结为是主次热交换的功劳吧。

cxmsw · 发表于 2015-6-2 16:50:11

好复杂，看不懂

favorright · 发表于 2015-6-2 18:40:32

涡轮膨胀降温时希望涡轮进口前的压力较高，但是温度不要太高，而ACM设计好之后涡轮的膨胀比就固定了，在压力一定的情况下这时涡轮的实际出口温度就和涡轮进口的温度有关系了。涡轮进口温度提高就会导致出口温度也提高，而涡轮入口的温度和这两级换热器就有很大关系了，因为引气的温度主要还是靠两级换热器来降低。
比如在北京春天飘柳絮的时候，换热器极易被堵住，导致换热器效率降低，这时就会导致引气温度的降低达不到预定的目标，也就是涡轮入口温度增加，最终导致涡轮出口温度增加，降低了整个系统的制冷量。
从设计的角度讲ACM是决定制冷量的关键，但在运营的时候换热器的效率及日常维护是决定制冷量的关键。

王大虾 · 发表于 2015-6-2 18:52:38

引用“我想应该是主次热交换是起到控制进入压气机、涡轮的引气温度，而真正使引气有制冷效果的是对涡轮做功，这一过程也有通过ACM机匣散热，但是不能归结为是主次热交换的功劳吧。”
你吃饭吃到最后一口时饱了，我是不是可以说你前面都白吃了呢

ryn_82 · 发表于 2015-6-2 20:50:26

你还是没明白ACM工作的原理。ACM分为风扇，压气机，涡轮三部分。风扇的作用是地面将大气吸入散热器，压气机的作用是提高引气压力，涡轮做功带动压气机和风扇，同时温度压力降低。散热器用于降低压气机进口和出口的引气温度。你自己可以想想，如果没有散热器，压力机升温,涡轮降温，引气温度还能降低那么多吗？别人说的是降温效果由冲压空气的量和温度决定，并没有说温度降低幅度最大的地方是在散热器。

十一月的萧邦 · 发表于 2015-6-3 10:42:41

favorright:涡轮膨胀降温时希望涡轮进口前的压力较高，但是温度不要太高，而ACM设计好之后涡轮的膨胀比就固定了，在压力一定的情况下这时涡轮的实际出口温度就和涡轮进口的温度有关系了。涡轮进口温 .. (2015-06-02 18:40)

嗯嗯，明白了~

十一月的萧邦 · 发表于 2015-6-3 10:44:53

王大虾:引用“我想应该是主次热交换是起到控制进入压气机、涡轮的引气温度，而真正使引气有制冷效果的是对涡轮做功，这一过程也有通过ACM机匣散热，但是不能归结为是主次热交换的功劳吧。”
你吃 .. (2015-06-02 18:52)

哈哈，这个比方蛮恰当。我这考虑问题不够严谨

十一月的萧邦 · 发表于 2015-6-3 10:48:50

ryn_82:你还是没明白ACM工作的原理。ACM分为风扇，压气机，涡轮三部分。风扇的作用是地面将大气吸入散热器，压气机的作用是提高引气压力，涡轮做功带动压气机和风扇，同时温度压力降低。散热器用 .. (2015-06-02 20:50)

嘿嘿，没仔细推敲他的意思，导致理解歪了。
趁着夏天对空调系统深究一遍，又有一番新的认识。

beyondsky · 发表于 2015-8-25 17:08:04

naiyou:第2条中你感觉冲压空气系统是多余的，实际上它正是飞机空调制冷的关键，而且在地面也是有冲压空气的，不过此时是通过与ACM同轴的循环风扇来抽吸外界空气，流过冲压空气总管达到冷却效果。 .. (2015-05-31 20:10)

明白了，3Q！

1561756302 · 发表于 2015-9-7 21:57:27

原以为自己对空调有所了解，没想到这么多疏漏，多谢各位师傅的分析，也感谢小伙伴的问题。

民航帝 · 发表于 2015-9-7 23:42:26

提前预习下，空调系统还没有学习过呢

浪子。 · 发表于 2015-9-8 13:42:29

都是大神级别。。我什么时候才能这么厉害

13255289091 · 发表于 2015-10-26 15:49:27

这些都是最基础的执照上就有

13255289091 · 发表于 2015-10-26 15:52:23

家用空调是蒸发循环制冷 737是空气循环制冷

aviatorly · 发表于 2015-11-14 19:32:19

从能量的角度去考虑就可以了

handofsky · 发表于 2015-11-28 09:34:27

ACM制冷的原理，PV＝nRT

handofsky · 发表于 2015-11-28 09:37:17

气体状态方程高效率的ACM涡轮进出口的温差可达到100℃以上

机务小阿弟 · 发表于 2016-1-23 14:58:54

好复杂~

机务小阿弟 · 发表于 2016-1-23 15:00:49

学习了！

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