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1、3.1 系统及制冷循环简介3.2 三轮ACM组件的参数分析3.3 系统设计,飞机ECS,3 三轮高压除水系统设计:目录,3.1 系统及制冷循环简介,3.1 系统及制冷循环简介,3.1 系统及制冷循环简介,优点（与升压式、简单式比较）,升压式:地面停飞及低速飞行时，HX缺乏冲压空气，系统制冷性能差,简单式：解决了升压式的缺点，但要求较高供气压力，使气源型式的选择及使用高度受到限制,三轮式：吸收了前二者的优点，在旅客机、直升机、轰炸机上获得较多应用。,3.1 系统及制冷循环简介,结构复杂对风扇、压气机叶型要求高在整个使用包线范围内：协调风扇变负荷与压气机基本定负荷之间的矛盾风扇、压气机功率分配,困
2、难,体积、重量相对较大,3.2 三轮ACM组件的参数分析,3.2.1 三轮ACM组件的共同工作条件,3.2.2 压气机 c、涡轮t,3.2.3 风扇功率平衡,热边流量相等,3.2 三轮ACM组件的参数分析,3.2.1 三轮ACM组件的共同工作条件,转速相等,下标：t涡轮，c压气机，f风扇,功率平衡,3.2.1 三轮ACM组件的共同工作条件,Pte 对风扇的分配比，对于三轮组件,一般15左右给风扇，85左右给压气机,三轮ACM组件机械效率m0.930.97,设计工况下，可按经验预先初选,3.2.2 压气机 c、涡轮t,3.2 三轮ACM组件的参数分析,对压气机,3.2 三轮ACM组件的参数分析,
3、对涡轮,(4)(7)入（3）：,3.2.2 压气机 c、涡轮t,假定涡轮出口干工况时计算出的涡轮出口温度,3.2 三轮ACM组件的参数分析,t、c 一般可取在0.70.8之间,3.2.2 压气机 c、涡轮t,定义涡轮、压气机组件膨胀比b,3.2.2 压气机 c、涡轮t,可初选为1.06左右,3.2 三轮ACM组件的参数分析,3.2.3 风扇功率平衡,风扇总压降 pft=其进口总压其出口总压,风扇总压效率ft,风扇有效总功率qv pft,风扇体积流量,3.2.3 风扇功率平衡,由式（2）&(11),由式（6）、（7）、(12),3.3.1 给定条件,3.3 系统设计计算,几个公式,飞行条件H、M
4、H,环境设计含湿量dH 发压绝热效率ec及引气处压缩比ec 座舱、设备舱Tc、pc，热载荷Q乘员数（对客机）,设计计算的一般步骤,3.3 系统设计计算,几个公式,干工况,3.3 系统设计计算,几个公式,湿工况,冰工况,0时冰的融化热335kJ/kg,游离水量,游离冰量,水的比热,冰的比热2.039kJ/kgK,(1)引气量qm1,3.3 系统设计计算,3.3.3 设计计算的一般步骤,B757/767,A320/330/340实际工况:14,座舱：tc05电子设备舱：70,按Q,对于客机，还要按乘员qm1b,qm1maxqm1a,qm1b,及系统出口t10,(2)点0处温度、压力,3.3.3 设
5、计计算的一般步骤,总温,总压,静温,进气道总压恢复系数，亚音速进气道：0.950.98,静压,(k-1)/2,推导 h*cpT*=v2/2=(MHa)2/2 a=(kRT)1/2,(3)点1处 T、p,3.3.3 设计计算的一般步骤,(4)点10处（系统出口）p、d,设系统出口达到饱和：d10ds10,选取COND冷边出口至座舱压降p10c,一般2060kPa,T10 pws10,3.3.3 设计计算的一般步骤,(4)点10处（系统出口）p、d,对于无再热循环，d10最大饱和含湿量；点14、8未饱和；点5可能饱和、可能未饱和；点6、7过饱和；点9过饱和且含游离冰粒,(5)选取PHX的PHX、热
6、边pPHX1 p2、T2,3.3.3 设计计算的一般步骤,PHX 的选取一般使t3250，以保证SHX为铝质，并满足在高空巡航时的座舱加热要求，一般使t2 150,HX效率公式 t2,3.3.3 设计计算的一般步骤,(7)选取T9,由式(9a)b,(6)选取COND冷边压降pCOND2,p9,b,一般3555,(8)选取m、t、c,3.3.3 设计计算的一般步骤,由式(5)T3,(9)选取、c，t,式(9b)迭代 c、t,(10)p3,T3,由式(8)、,(11)T8、p8,由式(7)T8,3.3.3 设计计算的一般步骤,(12)压降分配：,p4、p5、p6、p7,pSHX1pREH1pCON
7、D1pWEpREH2,若压降分配不满意，调整，返回步骤(9)，重新计算,(13)选取SHX的SHX，由HX效率公式 T4,3.3.3 设计计算的一般步骤,点6过饱和 由d6=ds6、p6&式(14)pws6 式(15)T6,(14)选取高压除水效率WE，d6，T6，h6,可达95或更高,3.3.3 设计计算的一般步骤,点7过饱和 由T7&式（15）pws7，p7&式(14)d7 ds7,由d7，T7、式（16b）h7，其中：,(15)T7、d7、h7,(16)由能量平衡，h4、h7、h8 h5,3.3.3 设计计算的一般步骤,点4、8未饱和,其中，d4 dH,由式(16a)h4、h8,如果要求
8、点10 非过饱和，d8 d10,3.3.3 设计计算的一般步骤,(17)根据h5 t5、d5,点5可能过饱和，可能未饱和，应判断之。试凑：假设一个t5 pws5 ds5：,若此 ds5dh,未饱和,取d5dh,若此 ds5dh,过饱和,取d5ds5,比较 h5与h5。若不符合，用h5和d5 t5,重复以上步骤,由式(16a)h5,由式(16b)h5,3.3.3 设计计算的一般步骤,(18)由能量平衡，h5、h6、h10 h9,点10非过饱和，由式(16a)h10,(19)由 h9、T9 T9、d9,点9过饱和：假设一个t9 pws9 ds9：,由d9(=ds9)、h9、式(16c)t9*,比较
9、 t9与t9*。若不符合，令t9t9*,重复以上步骤,3.3.3 设计计算的一般步骤,(20)验证 T9,令式（16a）（16c）可得上式,比较 T9 与T9*。若不符合，令T9 T9*,返回步骤(9)，重新计算，直到满足要求为止。,3.3.3 设计计算的一般步骤,(21)选取PHX、SHX的流比 PHX、SHX冷边流量,(22)SHX的修正效率SHX,喷水系统效率：0.951.0,冷凝出的水喷往SHX的冷边入口，引起的冷边入口降低T：,喷水后SHX的冷边入口温度：,(23)SHX的修正效率SHX（续）,3.3.3 设计计算的一般步骤,(24)REH、COND的温度比参数和焓效率,3.3.3
10、设计计算的一般步骤,(25)选取PHX、SHX、REH、COND的流程数、材料、芯体部分型面，估算各换热器芯体部分尺寸、各换热器总质量,3.3.3 设计计算的一般步骤,芯体部分质量,(26)估算涡轮的尺寸、质量、安装空间要求,3.3.3 设计计算的一般步骤,(28)风扇选型及叶轮尺寸估算,(29)估算导管外经、质量,(30)估算系统性能代偿损失,(27)选择 pst(约束：f 1.05）,用式(11)和（13）计算风扇效率,已知三轮高压除水系统：(1)H=0 km;M=0.236;pH=1.013bar;TH=323 K;dH=0.019 kg/kgda(2)座舱参数为:pc=1.013bar;Tc=301 K；Q14.5kW(3)ec3.7;0.35,qm1=1200 kg/h(4)PHX=0.83,SHX=0.85,c=0.7,t=0.79(5)p91.4bar。试计算：涡轮出口干温度、涡轮出口实际温度、系统出口温度。,三轮高压除水系统设计大作业,
