Luftcykelmaskin
En luftcykelmaskin ( ACM ) är kylenheten i miljökontrollsystemet ( ECS) som används i trycksatta gasturbindrivna flygplan . Normalt har ett flygplan två eller tre av dessa ACM. och dess komponenter kallas ofta ett luftkonditioneringspaket . Luftcykelns kylningsprocessen använder luft istället för ett fasförändrande material som Freon i gascykeln . Ingen kondensation eller avdunstning av ett köldmedium är inblandat, och den kylda luften från processen används direkt för kabinventilation eller för att kyla elektronisk utrustning.
Historia
Luftcykelmaskiner utvecklades först på 1800-talet för kylning på fartyg. Tekniken är en omvänd Brayton-cykel (den termodynamiska cykeln för en gasturbinmotor) och är även känd som en Bell Coleman-cykel eller "Air-Standard Refrigeration Cycle".
Tekniska detaljer
Den vanliga kompressionen, kylningen och expansionen som ses i alla kylcykler åstadkoms i ACM av en centrifugalkompressor , två luft-till-luft värmeväxlare och en expansionsturbin .
Avtappningsluft från motorerna, en hjälpkraftenhet eller en jordkälla, som kan vara över 150 °C och med ett tryck på kanske 32 psi (220 kPa), leds in i en primär värmeväxlare. Uteluft vid omgivningstemperatur och tryck används som kylvätska i denna luft-till-luft värmeväxlare. När den varma luften har kylts komprimeras den sedan av centrifugalkompressorn . Denna kompression värmer luften (den maximala lufttemperaturen vid denna punkt är cirka 250 °C) och den skickas till den sekundära värmeväxlaren, som återigen använder utomhusluft som kylvätska. Förkylningen genom den första värmeväxlaren ökar effektiviteten hos ACM eftersom den sänker temperaturen på luften som kommer in i kompressorn, så att mindre arbete krävs för att komprimera en given luftmassa (energin som krävs för att komprimera en gas med en given förhållandet stiger när temperaturen på den inkommande gasen stiger).
Vid denna tidpunkt är temperaturen på den komprimerade kylda luften något högre än den omgivande temperaturen för uteluften. Den komprimerade, kylda luften färdas sedan genom expansionsturbinen som tar ut värme från luften när den expanderar och kyler den till under omgivningstemperaturen (ned till -20 °C eller -30 °C). Det är möjligt för ACM att producera luft kyld till mindre än 0 °C även när utomhustemperaturen är hög (vilket kan upplevas med flygplanet stillastående på marken i ett varmt klimat). Arbetet som extraheras av expansionsturbinen överförs av en axel för att snurra paketets centrifugalkompressor och en inloppsfläkt som drar in den yttre luften till värmeväxlarna under markdrift; ramluft används under flygning. Kraften för luftkonditioneringspaketet kommer från minskningen av trycket hos den inkommande avluftningsluften i förhållande till trycket hos den kylda luften som lämnar systemet; typiska skillnader är från cirka 30 psi eller 210 kPa till cirka 11 psi eller 76 kPa.
Nästa steg är att avfukta luften. Nedkylning av luften har fått all vattenånga den innehåller att kondensera till dimma, som kan avlägsnas med en cyklonseparator . Historiskt sett dumpades vattnet som extraherades av separatorn helt enkelt överbord, men nyare ACM sprutar vattnet in i luftintagen för varje värmeväxlare, vilket ger kylvätskan en större värmekapacitet och förbättrar effektiviteten . (Det betyder också att att köra ACM på ett flygplan parkerat på asfalten inte lämnar en pöl.)
Luften kan nu kombineras i en blandningskammare med en liten mängd icke-konditionerad motoravtappningsluft. Detta värmer luften till önskad temperatur och sedan ventileras luften in i kabinen eller till elektronisk utrustning.
Tillverkare
Stora tillverkare av ACM är Honeywell Aerospace , Liebherr Aerospace , Collins Aerospace och PBS Velka Bites .
Nomenklatur
Typer
Typerna av luftcykelmaskiner kan identifieras som:
- Enkel cykel bestående av en turbin och fläkt på en gemensam axel
- Tvåhjulig bootstrap bestående av en turbin och kompressor på en gemensam axel
- Trehjul bestående av en turbin, kompressor och fläkt på en gemensam axel
- Fyrhjulig/dubbelspole bestående av två turbiner, en kompressor och en fläkt på en gemensam axel
Förkortningar
Utrustningen hänvisas till på olika sätt som PAC , luftkonditioneringspaket eller A/C -paket , men det saknas konsistens och enighet om härledningarna och betydelserna :
- Packa. som en förkortning av paket , applicerad på både pneumatiska och icke-pneumatiska system ( Boeing , Airbus , Embraer , Bombardier och Lockheed )
- PAC som en akronym som betyder antingen passagerarluftkonditionering eller pneumatisk luftkonditionering (det senare finns på systemkontrollpaneler hos minst en affärsjetleverantör)
- PACK som en akronym för pneumatisk luftcykelsats eller trycksättnings- och luftkonditioneringssats
Se även
externa länkar
- Major Kong (6 juni 2013). "Hur flygplan fungerar - trycksättning" . Dagliga Kos .
- Vad är luftcykeln?
- Lagstiftning och vägledning från den brittiska regeringen och National Health Service (bläddra till sidan 5 för schematisk över ACM-systemet)