新型兩輪高壓除水空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種新型兩輪高壓除水空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)，屬飛機環(huán)境控制技術(shù)領(lǐng)域。特點在于風(fēng)扇（3）和渦輪（8）位于轉(zhuǎn)軸的兩端；發(fā)動機引氣作為供氣（1）依次經(jīng)過初級換熱器（2）和次級換熱器（4）的熱邊,再經(jīng)過熱管換熱器（9）的蒸發(fā)端（11）與水分離器（7）入口相連，水分離器（7）的氣體出口與渦輪（8）的入口相連，渦輪（8）的出口經(jīng)過冷凝端（10）通向座艙和設(shè)備艙；冷凝端（10）與蒸發(fā)端（11）之間換熱；水分離器（7）的分凝水出口引入到次級換熱器（4）冷邊入口處；流經(jīng)初級換熱器（2）冷邊和次級換熱器（4）冷邊的沖壓空氣（5）由風(fēng)扇（3）提供抽吸力。本實用新型性能好、部件匹配簡單、調(diào)節(jié)靈活。
【專利說明】
新型兩輪高壓除水空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種新型兩輪高壓除水空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)，屬飛機環(huán)境控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]作為飛機重要機載設(shè)備之一的環(huán)境控制系統(tǒng)，其作用是負(fù)責(zé)完成飛機座艙壓力、溫度、濕度、供氣量、空氣品質(zhì)等參數(shù)的調(diào)節(jié)和控制，電子設(shè)備的冷卻，發(fā)動機和機翼防冰，燃油箱、液壓油箱和飲用水增壓以及為發(fā)動機啟動提供氣源等。它主要包括引氣、加溫/制冷、座艙壓力調(diào)節(jié)、座艙溫度調(diào)節(jié)、防冰和為滿足地面環(huán)境控制要求的輔助動力裝置等子系統(tǒng)，其中空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)是飛機環(huán)境控制系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)最集中的部分，發(fā)揮著基礎(chǔ)支撐作用，通常狹義的環(huán)境控制系統(tǒng)即指空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)。
[0003]為了保證飛機環(huán)境控制系統(tǒng)高舒適性、高可靠性和高經(jīng)濟性，國外對飛機環(huán)境控制系統(tǒng)開展了深入廣泛的研究，高壓除水由于其較多的優(yōu)點，逐漸取代低壓除水成為主流，先后經(jīng)歷了 T-F(渦輪-風(fēng)扇)兩輪升壓式，T-C(渦輪-壓氣機)兩輪升壓式，T-C-F(渦輪-壓氣機-風(fēng)扇)三輪升壓式和T-T-C-F四輪升壓式等階段，目前大型客機的環(huán)境控制系統(tǒng)以T-C-F三輪升壓式系統(tǒng)為主，部分機型如Boeing777、A380則采用了技術(shù)更為先進的T-T-C-F(渦輪-渦輪-壓氣機-風(fēng)扇)四輪升壓式系統(tǒng)
[0004]而對于直升機、小型飛機等仍以兩輪系統(tǒng)為主，提高系統(tǒng)的效率，降低燃油代償損失是其發(fā)展方向。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的是提供一種性能好、部件匹配簡單、調(diào)節(jié)靈活的兩輪(渦輪風(fēng)扇式Τ-Π高壓除水空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)。
[0006]—種兩輪高壓除水空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)，其特征在于:包括初級換熱器、風(fēng)扇、次級換熱器、沖壓空氣、水分離器、渦輪、熱管換熱器;其中熱管換熱器包括冷凝端和蒸發(fā)端;風(fēng)扇和渦輪位于轉(zhuǎn)軸的兩端;發(fā)動機引氣作為供氣與初級換熱器的熱邊入口相連，初級換熱器的熱邊出口與次級換熱器的熱邊入口相連，次級換熱器的熱邊出口經(jīng)過熱管換熱器的蒸發(fā)端與水分離器入口相連，水分離器的氣體出口與渦輪的入口相連，渦輪的出口經(jīng)過冷凝端通向座艙和設(shè)備艙;冷凝端與蒸發(fā)端之間換熱；水分離器的分凝水出口引入到次級換熱器冷邊入口處;流經(jīng)初級換熱器冷邊和次級換熱器冷邊的沖壓空氣由風(fēng)扇提供抽吸力。
[0007]所述的兩輪高壓除水空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)，其特征在于:上述熱管換熱器的冷凝端和蒸發(fā)端通過單管連接形成整體式熱管。
[0008]所述的兩輪高壓除水空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)，其特征在于:上述熱管換熱器的冷凝端和蒸發(fā)端通過雙管連接形成分離式熱管;在分離式熱管的連接液管加裝有驅(qū)動栗使之將液相工質(zhì)栗入蒸發(fā)端。由于分離式熱管主要靠場力差驅(qū)動熱管內(nèi)液態(tài)工質(zhì)循環(huán)，為彌補可能的動力不足，可在液管內(nèi)加裝驅(qū)動栗增加動力。
[0009]所述的兩輪高壓除水空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)的制冷方法，其特征在于包括以下過程:發(fā)動機引氣作為供氣經(jīng)初級換熱器熱邊初步冷卻后，再經(jīng)過次級換熱器熱邊進一步冷卻，而后通過熱管換熱器的蒸發(fā)端降溫，冷卻后的高壓空氣進入水分離器進行分水處理后，干燥、飽和的高壓空氣進入渦輪膨脹做功、溫度下降，渦輪出口的低溫低壓空氣經(jīng)熱管換熱器的冷凝端溫度有較小幅度升高，輸往座艙和設(shè)備艙，作為供往座艙空氣;流經(jīng)初級換熱器冷邊和次級換熱器冷邊的沖壓空氣，由風(fēng)扇提供抽吸力；同時水分離器的分凝水引入到次級換熱器冷邊入口處與沖壓空氣混合以提高換熱效率。
[0010]本實用新型與現(xiàn)有的T-F兩輪式升壓式環(huán)境控制系統(tǒng)相比:現(xiàn)有系統(tǒng)通過渦輪出口處的空氣外加引射器來引射部分氣流，此氣流通過冷凝器冷卻進入渦輪前的空氣來除水，由于引射氣流需要較高的壓頭，使得渦輪出口壓力提高，渦輪膨脹比有較大降低，系統(tǒng)效率降低，其構(gòu)成復(fù)雜且低效。新系統(tǒng)通過熱管換熱器蒸發(fā)端除水，克服了上述缺點，結(jié)構(gòu)簡單而高效。由于熱管具有極小的傳熱熱阻，可進行空氣側(cè)的擴展表面強化傳熱，縮小換熱器體積，且為一封閉結(jié)構(gòu)，杜絕了冷熱流體之間可能存在的滲混，由于高壓除水具有較高的效率，可使露點溫度低于(TC，使渦輪出口的空氣溫度有了較大的降低，可接近甚至低于O°c，從而增大了制冷量；同時有效地解決了低壓除水存在的出口冷氣夾帶液化水造成的一系列問題:如人員的舒適度、儀器設(shè)備的短路等。總之，新系統(tǒng)將空氣循環(huán)系統(tǒng)與相變蒸發(fā)傳熱有機地結(jié)合在一起，大幅度提高了系統(tǒng)的集約化及能效。對飛機而言，即減少了燃油代償損失，增大了飛機的飛行性能。
【附圖說明】
[0011 ]圖1是兩輪高壓除水空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)示意圖；
[0012]圖1中標(biāo)號名稱:1.供氣，2.初級換熱器，3.風(fēng)扇，4.次級換熱器，5.沖壓空氣，
6.噴水，7.水分離器，8.渦輪，9.熱管換熱器，10.冷凝端，11.蒸發(fā)端，12.供往座艙氣體。
【具體實施方式】
[0013]根據(jù)圖1所示，本實用新型的兩輪高壓除水空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)，主要包括供氣I，初級換熱器2，風(fēng)扇3，次級換熱器4，沖壓空氣5，噴水6，水分離器7，渦輪8，熱管換熱器9，供往座艙氣體12。還包括組成熱管換熱器9的冷凝端10及蒸發(fā)端11。熱管換熱器9包括冷凝端10及蒸發(fā)端11，冷凝端10與蒸發(fā)端11的熱量傳遞由相變完成，傳熱系數(shù)極大，傳熱溫差極小，可忽略不計。冷凝端10與蒸發(fā)端11的傳熱通道可根據(jù)實際情況靈活布置，可做成一體式或分尚式熱管。
[0014]由于熱管靠相變傳熱，作為一個整體，僅表現(xiàn)為蒸發(fā)端及冷凝端，其內(nèi)部循環(huán)靠毛細力或場力驅(qū)動，有時并無明確的進出口
[0015]以上所述，僅為本實用新型中的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本實用新型所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可理解想到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的包含范圍之內(nèi)，因此，本實用新型的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1.一種兩輪高壓除水空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)，其特征在于: 包括初級換熱器(2)、風(fēng)扇(3)、次級換熱器(4)、沖壓空氣(5)、水分離器(7)、渦輪(8)、熱管換熱器(9);其中熱管換熱器(9)包括冷凝端(10)和蒸發(fā)端(11);風(fēng)扇(3)和渦輪(8)位于轉(zhuǎn)軸的兩端； 發(fā)動機引氣作為供氣(I)與初級換熱器(2)的熱邊入口相連，初級換熱器(2)的熱邊出口與次級換熱器(4)的熱邊入口相連，次級換熱器(4)的熱邊出口經(jīng)過熱管換熱器(9)的蒸發(fā)端(11)與水分離器(7)入口相連，水分離器(7)的氣體出口與渦輪(8)的入口相連，渦輪(8)的出口經(jīng)過冷凝端(10)通向座艙和設(shè)備艙;冷凝端(10)與蒸發(fā)端(11)之間換熱； 水分離器(7)的分凝水出口引入到次級換熱器(4)冷邊入口處； 流經(jīng)初級換熱器(2)冷邊和次級換熱器(4)冷邊的沖壓空氣(5)由風(fēng)扇(3)提供抽吸力。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩輪高壓除水空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)，其特征在于: 上述熱管換熱器(9)的冷凝端(10)和蒸發(fā)端(11)通過單管連接形成整體式熱管。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩輪高壓除水空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)，其特征在于: 上述熱管換熱器(9)的冷凝端(10)和蒸發(fā)端(11)通過雙管連接形成分離式熱管;在分離式熱管的連接液管加裝有驅(qū)動栗使之將液相工質(zhì)栗入蒸發(fā)端(11)。
【文檔編號】F25B11/00GK205536647SQ201620033269
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月14日
【發(fā)明人】夏文慶, 楊國茹, 章東駿
【申請人】南京航空航天大學(xué)