电动分体式四轮高压除水空气循环制冷系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103256742A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103256742103256742A(43)申请公布日2013.08.21(21)申请号201310181260.9(22)申请日2013.05.16(71)申请人北京航空航天大学地址100191北京市海淀区学院路37号(72)发明人张兴娟杨春信杨涵柯鹏蒋家庆(51)Int.Cl.F25B1/10(2006.01)F25B11/02(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图1页附图1页(54)发明名称电动分体式四轮高压除水空气循环制冷系统(57)摘要本发明公开了一种电动分体式四轮高压除水空气循环制冷系统，属于飞行器环境控制系统技术领域。系统采用电动引气，既避免了发动机引气引起的污染，又减少了系统性能代偿损失。采用两个两轮式组件替代了四轮式组件，性能匹配更加简单。第二级压气机（6）的输入功率由涡轮（8）的输出功及高速电机（8）的输入功保证，第二级压气机（6）的设置可以降低第一级压气机（3）的高增压比需求，系统更易实现。压气机（16）保证了冲压空气的流量，可以实现全天候工作。CN103256742ACN10325674ACN103256742A权利要求书1/1页1.一种电动分体式四轮高压除水空气循环制冷系统，主要包括：环境空气（1），阀门（2），第一级压气机（3），高速电机（4），初级换热器（5），第二级压气机（6），次级换热器（7），高速电机（8），涡轮（9），回热器（10），冷凝器（11），水分离器（12），涡轮（13），座舱（14），冲压空气（15），压气机（16）；其中：第一级压气机（3）与高速电机（4）相连，环境空气（1）经过阀门（2），在第一级压气机（3）中压缩后送入初级换热器（5）的热边，气流降温后进入第二级压气机（6），第二级压气机（6）、涡轮（8）与高速电机（9）同轴相连，气体得到进一步压缩后流入次级换热器（7）的热边降温，在涡轮（8）中膨胀，压力和温度降低，输出功用于驱动第二级压气机（6），气体流经回热器（10）热边并在冷凝器（11）热边凝出水分，水分离器（12）中分离出液态水分，进入涡轮（13）中膨胀降温，出口空气经过冷凝器（11）冷边，温度升高后送入座舱（14）。涡轮（13）与压气机（16）同轴，压气机（16）用于抽吸初级换热器（7）和次级换热器（5）的冷边流量。水分离器(12)分离的水分被喷入次级散热器（7）的冷边，以降低冲压空气温度。2.根据权利要求1所述的电动分体式四轮高压除水空气循环制冷系统，其特征在于：涡轮（8）与第二级压气机（6）同轴，涡轮（13）与压气机（16）同轴，用两个两轮式组件替代了四轮式组件，性能匹配简单，部件容易实现。3.根据权利要求1所述的电动分体式四轮高压除水空气循环制冷系统，其特征在于：系统采用电动引气，可降低系统性能代偿损失，同时避免采用发动机引气可能引发的座舱空气污染问题。4.根据权利要求1所述的电动分体式四轮高压除水空气循环制冷系统，其特征在于：系统供气采用两级电动增压，第二级压气机（6）由涡轮（8）及高速电机（9）共同驱动，使第一级压气机（3）的增压比需求降低，同时可降低高速电机（4）的功率需求。5.根据权利要求1所述的电动分体式四轮高压除水空气循环制冷系统，其特征在于：高速电机（9）与涡轮（8）共同驱动第二级压气机（6），同轴布置使系统更加紧凑。6.根据权利要求1所述的电动分体式四轮高压除水空气循环制冷系统，其特征在于：高速电机（4）与高速电机（9）的转速可通过变频技术调节，使得系统性能在飞行高度范围内可控。7.根据权利要求1所述的电动分体式四轮高压除水空气循环系统，其特征在于：采用压气机（16），在飞机地面起飞或低速度状态时可以提供较大压头，克服冷边流阻，保证次级散热器（7）及初级散热器（5）的换热性能，实现全天候工作。2CN103256742A说明书1/4页电动分体式四轮高压除水空气循环制冷系统技术领域[0001]本发明涉及一种电动分体式四轮式高压除水空气循环制冷系统，属飞行器环境控制系统技术领域。背景技术[0002]空气循环制冷系统是现役飞机环境控制系统常采用的制冷循环系统。其特点是环保、同时可满足座舱增压通风与制冷需求的一体化设计需求。根据冷却涡轮驱动的负载不同，分为两轮简单式（涡轮/风扇）、两轮升压式（涡轮/压气机）、三轮式（涡轮/压气机/风扇）及四轮升压式（涡轮/涡轮/压气机/风扇）。由于这些系统多采用发动机引气，其性能受发动机运行工况的影响而影响，例如两轮简单式系统；另外，两轮升压式系统在地面停机或低速飞行时可提供的制冷量很小[1]；三轮式系统易出现冷凝器的冻堵现象；四轮式系统制造工艺复杂，性能匹配