Если перепад давления на турбине 4 и, следовательно, на мембране 7 увеличивается против заданного, то мембрана прогнётся вверх и, растягивая сильфон 10, вызовет открытие клапана 9, что приведёт к повышению давления над мембраной дроссельного механизма. Мембрана, сжимая пружину, переместит дроссельную заслонку на уменьшение подачи и снижению давления перед турбиной. При уменьшении перепада давления на турбине регулятор срабатывает на открытие заслонки, на увеличение подачи воздуха и вызовет повышение давления перед турбиной.
Данное предложение в своём исполнении проще, чем первое, и не требует никаких изменений в эл/цепи.
Расчёт физических параметров. Для улучшения работы ТХУ 3318, познакомимся с основными параметрами, характеризующими работу турбохолодильника, которыми являются:
- коэффициент полезного действия;
- температурный перепад в турбохолодильнике;
- расход воздуха через турбохолодильник;
- показатель политропы расширения;
- частота вращения ротора.
Рассмотрим каждый параметр в отдельности, сравним с параметрами ТХУ 3318 и, в случае необходимости, произведём расчёт для улучшения рабочих значений этих параметров, а соответственно и для выполнения доработок.
Коэффициент полезного действия турбохолодильника. Под к.п.д. турбохолодильника понимают отношение работы, совершаемой реальным турбохолодильником, к работе, совершаемой идеальным турбохолодильником при той же степени расширения.
Пусть состояние воздуха, подводимого к турбине, определяется давлением pо, теплосодержанием iо и скоростью со. При выходе из турбины эти параметры обозначим соответственно p2, i2, с2. Полная энергия 1 кг газа на входе в турбину будет равна
. (9)
Для нахождения к.п.д. ТХУ 3318 найдём работу, совершаемую идеальным турбохолодильником и ТХУ3318. Важно достичь наибольшего температурного перепада T2 – T1, работа L в уравнении (10) должна иметь отрицательный знак. В действительности это означает, что совершаемая газом работа на вращение рабочего колеса турбины должна быть использована. Практически это достигается нагрузкой вала турбины вентилятором, который совершает полезную работу, прогоняя воздух через ВВР.
± L = ср·(T2 – T1) (10)
Подставим значения соответствующие значениям ТХУ 3318 [16]
L = 1,2·(5° – 195°) = 1,2·(–185) = –228 кГс·м (11)
В реактивной турбине расширение газа во входном диффузоре происходит не полностью, а от начального давления pо до заданного промежуточного p1. Окончательное расширение газа от промежуточного давления p1 до давления за турбиной p2 происходит в каналах рабочего колеса турбины. При относительно больших степенях расширения газа в турбохолодильных установках к.п.д. реактивных турбин несколько выше, однако конструкция их сложнее и надёжность работы меньше.
Работа идеального турбохолодильника
. (12)
Если пренебречь вторым слагаемым правой части уравнения (12), то для адиабатного процесса получаем:
, (13)
Или
, (14)
где π – степень расширения воздуха в турбохолодильнике.
Подставим значения в уравнение (14), взятые из таблиц [15]
= 427 кГс·м (15)
Если ТХУ 3318 совершает работу L = 228 кГс·м, то его к.п.д. будет равен
= 0,53 (16)
Величина к.п.д. современных ТХУ находится в пределах 0,7…0,8. Однако если турбохолодильник работает в условиях, отличных от расчётных, то его к.п.д. может быть ниже приведённых. Таким образом, ТХУ 3318 имеет невысокий к.п.д.
Модернизация ВВТ 5307АТ. Тепловой и аэродинамический расчёт теплообменника
Для расчёта теплообменника должны быть заданы:
1. Количество тепла, отбираемого от кабинного воздуха, в зависимости от высоты полёта;
2. Температура и давление горячего воздуха перед теплообменником в зависимости от высоты полёта;
3. Расход горячего воздуха через теплообменник по высотам;
4. Величины предельно допустимых потерь давления горячего воздуха в теплообменнике по высотам;
5. Геометрические и аэродинамические характеристики туннеля.
Если вместо туннеля имеется специальная коммуникация для холодного воздуха, то должны быть заданы аналогичные величины для этого устройства.
Для расчёта необходимы следующие аэродинамические характеристики самолёта:
- скорость полёта по траектории при наборе высоты на режиме максимальной скороподъёмности