飞机空调车通风系统的测试范文

《发电与空调杂志》2014年第四期

1通风系统的设计与分析

本文中飞机地面空调车的通风系统包括了进风过滤器、风箱、进风消声器、罗茨鼓风机、出风消声器、空调箱、出风风阀。其通风处理过程如图1：由空气处理流程图可以看出：空气通过进入过滤器到达风箱，通过进风消声器进入罗茨鼓风机加压，达到设计要求，然后通过出风消声器进行降噪处理，进入空调箱，最后从风管送风；对于整个通风系统来说，对风量和风压影响最重要的即为罗茨鼓风机，可以说整个通风系统就是在罗茨鼓风机的基础上加长管道。由于本文研究的车载飞机空调是针对于某飞机机型而言，其送风系统应满足以下要求：可以单双风管送风，双风管下送风风压≥36kPa，风量需达到2600kg/h，送风温度在10℃以下，单风管下送风风压≥36kPa，风量需达到1800kg/h，送风温度在10℃以下；由于大风压和小风量的要求，且要求恒流量供风，而一般离心风机是针对小风压大风量，恒压风机，工作的主参数是风压，输出的风量随管道和负载的变化而变化，风压变化不大，达不到设计要求，故采用罗茨鼓风机容积式风机，采取某品牌三叶式罗茨鼓风机，其最大风压可达40kPa，如图2所示。

2通风系统的性能测试

将整机组放入实验室，进行纯通风系统测试，设定环境干球温度为20℃，湿球温度为16℃，以便进行温升分析，其测试结果如下：（1）测试机组能达到的最大风量由于该电机采用的是45kw电机，罗茨鼓风机风机主机最高风压为40kPa，最高频率是60Hz，电机额定电流为85A，测得风机转速为1800rpm，由表1可以看出该通风系统可以达到的最大风量为2610.5m3/h，而此时密度为1.02kg/m3，可以算出此时最大质量流量为2662.7kg/h。（2）模拟实际工况双风管的测试模拟实际工况下，需同时满足风量达到2600kg/h，风压达到36kPa，考虑整个空调机组，假设机组出风温度为10℃，此时出风空气密度为1.2kg/m3，根据计算，出风的体积流量需达到2167m3/h；关于风压，测试时选择接近实际的35kPa、36kPa、38kPa；可以得出以下测试结果，见表2。由表2可以看出，在模拟实际双风管的工况下，将机组的频率调至50Hz、转速调至1500rpm之后，然后通过调节出风管风阀来调节出风压力使得风压分别达到35kPa、36kPa、38kPa，记录数据，此时35kPa下风量2168.3m3/h，36kPa下风量2177.8m3/h，38kPa下风量2174.3m3/h，不论风量还是风压均可以满足机组要求。（3）模拟实际工况单风管的测试同理，模拟实际工况单风管，需同时满足风量达到1800kg/h和风压达到36kPa，同样假设机组出风温度为10℃，此时出风空气密度为1.2kg/m3，根据计算，出风的体积流量需达到1500m3/h；风压同样选择接近实际的35kPa、36kPa、38kPa；可以得出以下测试结果，见表3。由上表可以看出，在模拟实际单风管的工况下，调节出风风阀和频率使得风压分别在35kPa、36kPa、38kPa，记录此时出风体积流量，35kPa下风量1507.2m3/h，即质量流量为1808.64kg/h，36kPa下风量1501.6m3/h，即质量流量为1801.9kg/h，38kPa下风量1503.3m3/h，即质量流量为1803.96kg/h，可见，在单风管工况下风量和风压是可以满足机组要求的。

同时对比以上三个表格可以发现：1）出风风压与风量没有明显关系，由于整个通风系统最关键部件是罗茨鼓风机，测试整个机组的通风系统可以认为是测试加长进出风管道的罗茨鼓风机，可见，鼓风机的出风风压对出风风量的影响是微乎其微的，这主要是由于罗茨鼓风机的工作原理所致，罗茨鼓风机不同于离心风机，其是容积式风机，是靠叶轮转动利用其与机壳之间的密闭性空间将空气挤出去，对其风量影响最大的是电机的转速；2）由表中可以看出罗茨鼓风机的出风温度非常高，在模拟实际工况下出风温度平均温升在40℃左右，这对于空调制冷系统的设计带来一定的难度，而且可以看出，随着出风风压的增大出风温度也在升高；由于罗茨鼓风机的排气温度与容积效率和工作压力比有关，而高压比时热效率比较低，当容积效率越小、工作压力比越大时罗茨鼓风机的温升也就越高，而在较高的工作温度下，不利于转子之间、转子与机壳间的适当间隙，还会降低其他零件的可靠性，因而需考虑降低其排气温度[4]。

3结语

（1）通过对机组的测试，验证了罗茨鼓风机的出风风压对出风风量的影响是微乎其微的；罗茨鼓风机出风温度随着出风风压的增大而升高；且罗茨鼓风机的出风温升比较高，该型号平均温升可以达到40℃左右，相对于离心风机高很多；同时数据可以说明该通风系统的设计是可以满足该飞机地面空调车通风要求的。（2）通过测试发现，罗茨鼓风机的温升比较高，建议罗茨鼓风机在生产设计过程中考虑降低其出风温度或者通过某种方式进行回收再利用这些热量，如采用逆流冷却技术来降低其温升。

作者：李云鹏欧阳惕林创辉张晓艳刘鑫龙单位：广东申菱空调设备有限公司