Проектирование системы кондиционирования воздуха среднемагистрального пассажирского самолета (стр. 2 из 6)

4.3.4.Значение параметров, указанные в п.4.3.2 и 4.3.3 должны поддерживаться в установившихся режимах работы системы. В переходных (неустановившихся) режимах (при изменении режимов работы двигателей, включение и отключение и т.д.) допускаются следующие отклонения вышеуказанных параметров:

- по расходу на 20%

- по давлению на 20%

- по температуре на 15%

4.3.5.В системе должна быть предусмотрена рециркуляция кабинного воздуха в количестве 3040 кг/ч, при этом требуется:

- обеспечить выполнение требований TYKUC к чистоте воздуха, подаваемого в кабину;

- исключить подачу рециркуляционного воздуха в кабину экипажа;

- обеспечить поддержание в кабинах самолета комфортной температуры. Допускается использование рециркуляции только на режиме крейсерского полета.

4.3.6.Начальная подача воздуха в кабину самолета 4000 кг/ч. Распределение воздуха по потребителям устанавливается принципиальной схемой системы.

4.3.7.Увлажнительная система кабины экипажа использует воду из объединенной водяной системы самолета. Работа увлажнительной системы предусматривается только на режиме крейсерского полета.

4.3.8.Работа системы после включения отбора воздуха от двигателей или силовой вспомогательной установки должна быть полностью автоматизирована.

4.3.9.Время непрерывной работы системы до 12 часов.

4.3.10.Суммарная масса готовых изделий СКВ – не более 1000 кг.

2. Выбор и обоснование принципиальной схемы системы кондиционирования

Система кондиционирования воздуха предназначена для выполнения следующих функций:

- обеспечения нормальных условий жизнедеятельности пассажиров и экипажа в полете и на земле;

- охлаждения бортовой радиоэлектронной аппаратуры.

СКВ самолета Ту-204 состоит из двух подсистем, каждая их которых включает в себя:

- систему отбора воздуха от двигателей самолета или от вспомогательной силовой установки;

- систему охлаждения воздуха и его влажностной обработки;

- систему подачи и распределения воздуха в кабине самолета;

- систему контроля и управления.

2.1 Система отбора воздуха от двигателей

Отбор воздуха производиться от ступеней компрессора двигателей. Система отбора воздуха состоит из:

- узла отбора воздуха от двигателя;

- регулятора давления, который обеспечивает требуемое давление на входе в систему охлаждения;

- теплообменного аппарата, обеспечивающего температуру на выходе из системы отбора не более 200 С.

2.2 Система охлаждения воздуха

По рекомендациям из методических указаний, для данного типа самолета, выбираем двухступенчатую двухтурбинную СКВ с влагоотделением в линии высокого давления и регенерацией теплоты на входе в турбину турбохолодильника (рис. 1)

Преимущество этой схемы СКВ перед схемами с влагоотделением в линии низкого давления заключается в более высокой степени осушки охлаждаемого воздуха. Применение второй ступени промежуточного сжатия охлаждаемого воздуха позволяет повысить экономичность и тепловую эффективность СКВ, а подогрев воздуха перед турбиной – увеличить ресурс работы турбохолодильника.

Воздух из системы отбора подается в систему охлаждения через регулятор расхода. Сначала воздух охлаждается в предварительном теплообменнике АТ1 до некоторой температуры ( определена в п.3), затем поступает в компрессор КМ турбохолодильной установки ТХ. После компрессора воздух поступает в «петлю» отделения влаги перед турбиной Т, которая образована регенеративным теплообменником АТ3, для испарения конденсата, и конденсатором АТ4 для конденсации влаги. Охлаждение воздуха в конденсаторе до необходимой температуры производится воздухом, выходящем из турбины. Водный конденсат отделяется во влагоотделителе ВД и впрыскивается в магистраль продувки основного теплообменника и далее в атмосферу. От установок охлаждения левого и правого борта воздух поступает в единый коллектор холодного воздуха, а оттуда – в кабину.

Рис.1. Двухступенчатая система охлаждения с влагоотделением высокого давления.

кондиционирование воздух самолет

2.3 Система распределения и подачи воздуха

Система распределения и подачи предназначена для подготовки воздушной смеси с необходимыми параметрами, ее подачу в кабину и распределения в салонах, кабине экипажа и бытовых помещениях самолета. Система включает в себя:

- коллектор холодного воздуха;

- коллектор горячего воздуха;

- датчики температуры и давления воздуха в кабине;

- устройства распределения воздуха в салонах, кабине экипажа и бытовых помещениях.

Регулирование температуры воздуха в кабине производиться подмешиванием горячего воздуха в воздух из системы охлаждения.

Часть воздуха из пассажирских салонов с помощью электровентиляторов через фильтры подается в эжекторы, в которых происходит смешивание свежего и использованного воздуха и его подачи в коллектор холодного воздуха. Эжекторы выполнены так, что воздух после них может поступать: смешанный – в салоны, а свежий – в кабину экипажа.

3. Тепло-влажностный расчет системы кондиционирования воздуха

Рис.2. Расчетная сема двухступенчатой системы охлаждения с влагоотделением высокого давления.

3.1 Расчет системы кондиционирования при стоянке самолета

- Расход воздуха в одной подсистеме СКВ:

, (3.1)

где: Gn – расход воздуха, подаваемый системой отбора в установку охлаждения, n -число подсистем СКВ.

Gn= 6594 кг/ч;

n=2

Gn1= 3297 кг/ч

- Для данного расхода воздуха из справочных данных выбираем стандартный тубохолодильник с номинальным давлением на входе Рmxвх, которое является требуемым давлением в точке 10 расчетной схемы (рис.2):

Р10mp=350000 Па.

- Требуемое давление за промежуточным компрессором:

, (3.2)

Где:

-потери давления в основной линии от выхода компрессора до входа в турбину.

Р4mp=389000 Па.

- Требуемое давление в точке отбора воздуха от компрессора двигателя:

(3.3)

Где:

- аэродинамическое сопротивление теплообменника системы отбора ВВТО и первичного теплообменника ВВТ1, =1,345 – степень сжатия в компрессоре турбохолидильника.

- Давление торможения:

(3.4)

где: Рн=101325 Па – атмосферное давление по МСА на высоте Н=0 м; Мн=0 – число Маха полета самолета

- Давление воздуха на входе в компрессор двигателя:

(3.5)

где:

=0,97 – коэффициент потерь полного давления в дозвуковом воздухозаборнике:

Рвх= 98285.25 Па

- Требуемая степень сжатия воздуха в компрессоре двигателя:

(3.6)

- Требуемое число ступеней компрессора двигателя:

(3.7)

где:

=1,31 – степень сжатия одной ступени компрессора.

ncт= 4.822, принимаем nст=4

- Температура торможения:

(3.8)

где: Тн=311К – температура окружающего воздуха по МСА, при Н=0 м.

Т*=Тн

- Температура воздуха за компрессором двигателя в точке отбора:

(3.9)

где:

=0,84 – КПД компрессора

Т0= 491.152 К.

- Температура воздуха на входе из системы отбора:

(3.10)

Где: Тпр=Т* – температура продувочного воздуха на входе в теплообменник;

=0,5 – тепловая эффективность воздухо-вохдушного теплообменника ВВТО.

Т1= 401.076 К.

- Температура воздуха на выходе из первичного теплообменника :

Т3=Т1-

(3.11)

Где: Т2=Т* – температура продувочного воздуха на входе в теплообменник;

=0,6 – тепловая эффективность воздухо-воздушного теплообменника

Т3= 347.03 К

- Давление воздуха за турбиной:

(3.12)

где: Рк= 109325 Па – давление воздуха в кабине самолета;

Р11-12=5000 Па – аэродинамическое сопротивление конденсатора по холодной линии; РВРС=5000 Па – аэродинамическое сопротивление воздухораспределительной сети

Р11= 109325 Па

- Степень расширения воздуха в турбине:

(3.13)