СИСТЕМА КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА Российский патент 2004 года по МПК B64D13/06 

Описание патента на изобретение RU2220884C2

Изобретение относится к системам кондиционирования воздуха на самолетах с газотурбинными двигателями.

Известна система кондиционирования воздуха, содержащая последовательно размещенные в линии подачи воздуха воздухо-воздушный и топливовоздушный теплообменники, влагоотделитель и турбохолодильник [Воронин Г.И. Системы кондиционирования воздуха на летательных аппаратах. Машиностроение, 1973 г., рис.6.7].

Недостатком такой системы является низкая эффективность на режиме малого газа из-за уменьшения расхода воздуха, отбираемого от компрессора двигателя, и снижения давления на входе в турбохолодильник.

Известна система кондиционирования воздуха, содержащая турбохолодильник и парокомпрессионную установку, состоящую из компрессора, конденсатора воздушного охлаждения и испарителя, установленного в линии подачи воздуха, причем выход испарителя через влагоотделитель сообщен с входом в турбину турбохолодильника [а. с. 1392790, МКИ B 64 D 13/06]. Однако при одинаковой тепловой нагрузке конденсатор воздушного охлаждения по сравнению с конденсатором жидкостного охлаждения имеет большие габариты и массу, что ухудшает характеристики системы в целом.

Известна также система кондиционирования, содержащая топливовоздушный теплообменник, турбохолодильник и парокомпрессионную установку, состоящую из компрессора, конденсатора, выполненного в виде топливного теплообменника, и размещенных в охлаждаемом отсеке испарителей, при этом выход конденсатора по топливной линии сообщен с входом топливной полости топливовоздушного теплообменника [патент США 2963879, НКИ 62-239]. В этой системе охлаждение воздуха в топливовоздушном теплообменнике осуществляется топливом, подогретым в конденсаторе парокомпрессионной установки, что снижает эффективность охлаждения воздуха на входе в турбохолодильник. Кроме того, попадание горячего воздуха в разогретое топливо в случае нарушения внутренней герметичности топливовоздушного теплообменника может привести к возгоранию топлива.

Целью изобретения является увеличение эффективности охлаждения воздуха и повышение надежности системы.

Указанная цель достигается тем, что в системе кондиционирования воздуха, содержащей воздухо-воздушный и топливовоздушный теплообменники, влагоотделитель и турбохолодильник, последовательно соединенные между собой по линии подачи воздуха, и парокомпрессионную установку с компрессором, конденсатором, выполненным в виде топливного теплообменника, и испарителем, вход которого по воздуху подключен к выходу топливовоздушного теплообменника, а выход - к входу влагоотделителя, вход конденсатора по топливу соединен с выходом топливовоздушного теплообменника.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая система отличается тем, что вход конденсатора по топливу соединен с выходом топливовоздушного теплообменника.

Таким образом, заявляемая система соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На чертеже приведена принципиальная газогидравлическая схема предлагаемой системы.

Система содержит линию подачи воздуха 1, в которой последовательно размещены воздухо-воздушный теплообменник 2, топливовоздушный теплообменник 3, влагоотделитель 4 и турбохолодильник 5 с турбиной 6. Система содержит также парокомпрессионную установку 7, включающую в себя компрессор 8, конденсатор 9, выполненный в виде топливного теплообменника, дроссельный вентиль 10 и испаритель 11. Вход испарителя 11 по воздуху соединен с выходом топливовоздушного теплообменника 3, а выход - с входом влагоотделителя 4. Вход конденсатора 9 по топливу соединен с выходом топливовоздушного теплообменника 3. Компрессор 8 выполняется герметичным со встроенным высокочастотным электродвигателем переменного тока. Парокомпрессионная установка 7 может быть выполнена в виде моноблока, объединяющего входящие в установку элементы.

Система работает следующим образом.

Охлаждаемый воздух от компрессора газотурбинного двигателя (на схеме не показан) поступает по линии 1 в воздухо-воздушный теплообменник 2, где охлаждается забортным продувочным воздухом, затем охлаждается в топливовоздушном теплообменнике 3 топливом, поступающим из топливного бака (на схеме не показан) и имеющим минимальную температуру. Далее воздух охлаждается в испарителе 11 парокомпрессионной установки 7, выделяющаяся при этом влага удаляется из потока воздуха с помощью влагоотделителя 4. Окончательное охлаждение воздуха происходит в турбине 6 турбохолодильника 5. Вода, отводимая из потока воздуха во влагоотделителе 4, подается в продувочный воздух, повышая эффективность работы воздухо-воздушного теплообменника 2. Циркулирующий в парокомпрессионной установке 7 хладагент, в качестве которого может использоваться RC318 или другой хладагент низкого давления, сжимается в компрессоре 8, конденсируется за счет теплообмена с топливом в конденсаторе 9, дросселируется в вентиле 10 и поступает в испаритель 11, где кипит, отбирая тепло от охлаждаемого воздуха. Пары хладагента отсасываются компрессором 8, и цикл повторяется.

Использование предлагаемого технического решения позволяет охлаждать воздух топливом, имеющим минимальную температуру. При этом топливо в топливовоздушном теплообменнике прогреется до температуры, при которой в случае нарушения внутренней герметичности теплообменника и попадания воздуха в топливо не возникнет опасности возгорания последнего. Наибольший разогрев топлива происходит в конденсаторе, но нарушение внутренней герметичности конденсатора и смешивание разогретого топлива с хладагентом также не приведет к опасным последствиям, поскольку применяемые хладагенты являются веществами, не поддерживающими горения. В конечном итоге можно в максимальной степени использовать хладоресурс топлива, достичь максимального охлаждения воздуха в топливовоздушном теплообменнике, обеспечив при этом высокую надежность системы.

Похожие патенты RU2220884C2

название год авторы номер документа
Энергоёмкая система кондиционирования воздуха для воздушного судна 2023
  • Будников Сергей Леонидович
  • Лихачев Игорь Викторович
  • Морошкин Ярослав Владимирович
  • Губернаторов Константин Николаевич
  • Царьков Игорь Александрович
  • Тищенко Игорь Валерьевич
  • Чижиков Владимир Евгеньевич
RU2807448C1
СИСТЕМА КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА НА САМОЛЕТЕ 1997
  • Дмитриев Ю.Г.
  • Никифоров А.Н.
  • Шерр А.С.
RU2170192C2
Система кондиционирования воздуха летательного аппарата на основе электроприводных нагнетателей и реверсивных парокомпрессионных холодильных установок 2017
  • Губернаторов Константин Николаевич
  • Киселёв Михаил Анатольевич
  • Морошкин Ярослав Владимирович
  • Мухин Александр Александрович
RU2658224C1
ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО И СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ ОТСЕКА УКАЗАННОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА 2019
  • Патричелли Лука
RU2787408C2
УСТАНОВКА КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА (ВАРИАНТЫ) 2009
  • Жаров Антон Андреевич
  • Гаранов Сергей Александрович
  • Закатов Алексей Сергеевич
RU2420695C1
СПОСОБ И СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ БОРТОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА 2018
  • Тятинькин Виктор Викторович
  • Суворов Александр Витальевич
  • Беляков Максим Алексеевич
  • Воронов Дмитрий Олегович
  • Желваков Владимир Валентинович
RU2727220C2
ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С ТУРБОХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКОЙ НА ВХОДЕ 2003
  • Письменный В.Л.
RU2239080C1
СИСТЕМА КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА ГЕРМЕТИЧЕСКОЙ ЗОНЫ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ 2016
  • Тищенко Игорь Валерьевич
  • Чижиков Владимир Евгеньевич
  • Филатова Наталия Игоревна
  • Соловьева Галина Сергеевна
  • Неклюдова Вера Николаевна
RU2637080C1
Установка кондиционирования воздуха 1983
  • Медведев Алексей Григорьевич
  • Сухов Лев Николаевич
SU1079960A1
ТРИГЕНЕРАЦИОННАЯ УСТАНОВКА 2019
  • Таймаров Михаил Александрович
  • Ахметова Римма Валентиновна
RU2731684C1

Реферат патента 2004 года СИСТЕМА КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА

Изобретение относится к авиационной технике, преимущественно к системам кондиционирования на самолетах с газотурбинными двигателями. Система содержит воздухо-воздушный и топливовоздушный теплообменники, последовательно соединенные между собой по линии подачи воздуха, парокомпрессионную установку с компрессором, конденсатором, выполненным в виде топливного теплообменника, и испарителем. Вход испарителя по воздуху подключен к соответствующему выходу топливовоздушного теплообменника, а выход - к входу влагоотделителя, соединенного с турбохолодильником. Вход конденсатора по топливу соединен с соответствующим выходом топливовоздушного теплообменника. Изобретение позволяет повысить эффективность охлаждения воздуха на входе в турбохолодильник, а также исключает возгорание топлива в случае нарушения внутренней герметичности топливовоздушного теплообменника. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 220 884 C2

Система кондиционирования воздуха, содержащая воздухо-воздушный и топливовоздушный теплообменники, последовательно соединенные между собой по линии подачи воздуха, парокомпрессионную установку с компрессором, конденсатором, выполненным в виде топливного теплообменника, и испарителем, вход которого по воздуху подключен к соответствующему выходу топливовоздушного теплообменника, а выход - к входу влагоотделителя, соединенного с турбохолодильником, отличающаяся тем, что вход конденсатора по топливу соединен с соответствующим выходом топливовоздушного теплообменника.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2004 года RU2220884C2

СИСТЕМА КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА 0
SU183604A1
US 2963879 А, 13.12.1960
US 3097504 А, 16.07.1963
US 4505124 A, 19.03.1985
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
US 3929305, 30.12.1975
US 4263786 А, 28.04.1981.

RU 2 220 884 C2

Авторы

Быков Л.Н.

Кузьмин А.Б.

Даты

2004-01-10Публикация

2001-09-20Подача