Система кондиционирования воздуха

 

Изобретение относится к авиационной технике, преимущественно к системам кондиционирования на самолетах с газотурбинными двигателями. Система содержит воздухо-воздушный и топливовоздушный теплообменники, последовательно соединенные между собой по линии подачи воздуха, парокомпрессионную установку с компрессором, конденсатором, выполненным в виде топливного теплообменника, и испарителем. Вход испарителя по воздуху подключен к соответствующему выходу топливовоздушного теплообменника, а выход - к входу влагоотделителя, соединенного с турбохолодильником. Вход конденсатора по топливу соединен с соответствующим выходом топливовоздушного теплообменника. Изобретение позволяет повысить эффективность охлаждения воздуха на входе в турбохолодильник, а также исключает возгорание топлива в случае нарушения внутренней герметичности топливовоздушного теплообменника. 1 ил.

Изобретение относится к системам кондиционирования воздуха на самолетах с газотурбинными двигателями.

Известна система кондиционирования воздуха, содержащая последовательно размещенные в линии подачи воздуха воздухо-воздушный и топливовоздушный теплообменники, влагоотделитель и турбохолодильник [Воронин Г.И. Системы кондиционирования воздуха на летательных аппаратах. Машиностроение, 1973 г., рис.6.7].

Недостатком такой системы является низкая эффективность на режиме малого газа из-за уменьшения расхода воздуха, отбираемого от компрессора двигателя, и снижения давления на входе в турбохолодильник.

Известна система кондиционирования воздуха, содержащая турбохолодильник и парокомпрессионную установку, состоящую из компрессора, конденсатора воздушного охлаждения и испарителя, установленного в линии подачи воздуха, причем выход испарителя через влагоотделитель сообщен с входом в турбину турбохолодильника [а. с. 1392790, МКИ B 64 D 13/06]. Однако при одинаковой тепловой нагрузке конденсатор воздушного охлаждения по сравнению с конденсатором жидкостного охлаждения имеет большие габариты и массу, что ухудшает характеристики системы в целом.

Известна также система кондиционирования, содержащая топливовоздушный теплообменник, турбохолодильник и парокомпрессионную установку, состоящую из компрессора, конденсатора, выполненного в виде топливного теплообменника, и размещенных в охлаждаемом отсеке испарителей, при этом выход конденсатора по топливной линии сообщен с входом топливной полости топливовоздушного теплообменника [патент США 2963879, НКИ 62-239]. В этой системе охлаждение воздуха в топливовоздушном теплообменнике осуществляется топливом, подогретым в конденсаторе парокомпрессионной установки, что снижает эффективность охлаждения воздуха на входе в турбохолодильник. Кроме того, попадание горячего воздуха в разогретое топливо в случае нарушения внутренней герметичности топливовоздушного теплообменника может привести к возгоранию топлива.

Целью изобретения является увеличение эффективности охлаждения воздуха и повышение надежности системы.

Указанная цель достигается тем, что в системе кондиционирования воздуха, содержащей воздухо-воздушный и топливовоздушный теплообменники, влагоотделитель и турбохолодильник, последовательно соединенные между собой по линии подачи воздуха, и парокомпрессионную установку с компрессором, конденсатором, выполненным в виде топливного теплообменника, и испарителем, вход которого по воздуху подключен к выходу топливовоздушного теплообменника, а выход - к входу влагоотделителя, вход конденсатора по топливу соединен с выходом топливовоздушного теплообменника.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая система отличается тем, что вход конденсатора по топливу соединен с выходом топливовоздушного теплообменника.

Таким образом, заявляемая система соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На чертеже приведена принципиальная газогидравлическая схема предлагаемой системы.

Система содержит линию подачи воздуха 1, в которой последовательно размещены воздухо-воздушный теплообменник 2, топливовоздушный теплообменник 3, влагоотделитель 4 и турбохолодильник 5 с турбиной 6. Система содержит также парокомпрессионную установку 7, включающую в себя компрессор 8, конденсатор 9, выполненный в виде топливного теплообменника, дроссельный вентиль 10 и испаритель 11. Вход испарителя 11 по воздуху соединен с выходом топливовоздушного теплообменника 3, а выход - с входом влагоотделителя 4. Вход конденсатора 9 по топливу соединен с выходом топливовоздушного теплообменника 3. Компрессор 8 выполняется герметичным со встроенным высокочастотным электродвигателем переменного тока. Парокомпрессионная установка 7 может быть выполнена в виде моноблока, объединяющего входящие в установку элементы.

Система работает следующим образом.

Охлаждаемый воздух от компрессора газотурбинного двигателя (на схеме не показан) поступает по линии 1 в воздухо-воздушный теплообменник 2, где охлаждается забортным продувочным воздухом, затем охлаждается в топливовоздушном теплообменнике 3 топливом, поступающим из топливного бака (на схеме не показан) и имеющим минимальную температуру. Далее воздух охлаждается в испарителе 11 парокомпрессионной установки 7, выделяющаяся при этом влага удаляется из потока воздуха с помощью влагоотделителя 4. Окончательное охлаждение воздуха происходит в турбине 6 турбохолодильника 5. Вода, отводимая из потока воздуха во влагоотделителе 4, подается в продувочный воздух, повышая эффективность работы воздухо-воздушного теплообменника 2. Циркулирующий в парокомпрессионной установке 7 хладагент, в качестве которого может использоваться RC318 или другой хладагент низкого давления, сжимается в компрессоре 8, конденсируется за счет теплообмена с топливом в конденсаторе 9, дросселируется в вентиле 10 и поступает в испаритель 11, где кипит, отбирая тепло от охлаждаемого воздуха. Пары хладагента отсасываются компрессором 8, и цикл повторяется.

Использование предлагаемого технического решения позволяет охлаждать воздух топливом, имеющим минимальную температуру. При этом топливо в топливовоздушном теплообменнике прогреется до температуры, при которой в случае нарушения внутренней герметичности теплообменника и попадания воздуха в топливо не возникнет опасности возгорания последнего. Наибольший разогрев топлива происходит в конденсаторе, но нарушение внутренней герметичности конденсатора и смешивание разогретого топлива с хладагентом также не приведет к опасным последствиям, поскольку применяемые хладагенты являются веществами, не поддерживающими горения. В конечном итоге можно в максимальной степени использовать хладоресурс топлива, достичь максимального охлаждения воздуха в топливовоздушном теплообменнике, обеспечив при этом высокую надежность системы.

Формула изобретения

Система кондиционирования воздуха, содержащая воздухо-воздушный и топливовоздушный теплообменники, последовательно соединенные между собой по линии подачи воздуха, парокомпрессионную установку с компрессором, конденсатором, выполненным в виде топливного теплообменника, и испарителем, вход которого по воздуху подключен к соответствующему выходу топливовоздушного теплообменника, а выход - к входу влагоотделителя, соединенного с турбохолодильником, отличающаяся тем, что вход конденсатора по топливу соединен с соответствующим выходом топливовоздушного теплообменника.

РИСУНКИ

Рисунок 1