【摘要】：目前民航客機在地面停機待飛時,使用飛機地面空調(diào)機組(PCA機組)代替飛機自身環(huán)境控制系統(tǒng)為艙內(nèi)提供舒適環(huán)境。我國對于飛機地面空調(diào)機組的研究起步較晚,現(xiàn)階段無論是國家標準還是生產(chǎn)廠商主要還都是借鑒和套用國外的選用模式,這也造成了國內(nèi)在這一技術(shù)區(qū)域的空白。基于當前飛機地面空調(diào)機組的設(shè)計風量、出風溫度等關(guān)鍵參數(shù)來源不明確且存在很大的優(yōu)化空間前提下,本文將從PCA機組服務(wù)的飛機出發(fā),通過研究飛機的負荷特性、機艙氣流組織等情況,結(jié)合PCA機組自身優(yōu)化運行特點,得到影響飛機地面空調(diào)機組設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù),以此提供給PCA生產(chǎn)廠商今后設(shè)計參考。以使用廣泛的波音737客機的主要參數(shù)為依據(jù),深入研究結(jié)構(gòu)傳熱、輻射換熱和附加負荷方面有別于一般傳統(tǒng)負荷計算的特點,其中對客機座艙壁面進行分塊劃分,然后分別劃分為計算單元結(jié)構(gòu),采用數(shù)值計算獲得客機的熱載荷,同時考慮送風風機和風道溫升負荷,確定PCA機組實際需求量。并以此為基礎(chǔ)上,在飛機地面空調(diào)機組在出風溫度-3℃～4℃范圍內(nèi),計算獲得在同一環(huán)境參數(shù)下,與國外飛機手冊和國內(nèi)航空行業(yè)標準不同的四種送風參數(shù)。在Gambit軟件進行建模,網(wǎng)格劃分以及邊界類型的設(shè)定,然后運用CFD(RNG k-ε模型),模擬客機艙內(nèi)強制通風和人體散熱共同作用下,六種送風參數(shù)中艙內(nèi)流動空氣的速度場和溫度場的分布情況,本文計算得出的送風參數(shù)完全可以滿足人員舒適環(huán)境的要求,國外送風參數(shù)和國內(nèi)行標送風參數(shù)均大于實際使用需求。因為使用特殊性和嚴格性,PCA機組是一種全新風大風量高風壓大焓差的制冷機組,一般要通過2-3級制冷才能達到需要的出風溫度,為了使機組達到更好的運行能效,確定六種參數(shù)下各級處理的空氣狀態(tài)點,并分別針對兩級壓縮機制冷系統(tǒng)和三級壓縮機制冷系統(tǒng),對PCA機組在這六種送風參數(shù)下進行熱力計算,比較其性能系數(shù)。結(jié)果表明,國外飛機手冊參數(shù)和國內(nèi)行標參數(shù)的性能系數(shù)均低于本文提出的理想送風參數(shù)(送風溫度4℃,送風量4366m3/h),PCA機組以該參數(shù)送風,滿足艙內(nèi)人員舒適要求。與國內(nèi)行標送風參數(shù)比較,送風溫度提高了 2℃,送風量減少了約25%;與國外飛機手冊送風參數(shù)比較,送風溫度提高了 4℃,送風量減少了約3%,節(jié)能優(yōu)勢明顯。同時,新型三級壓縮機制冷系統(tǒng)在性能系數(shù)和制冷量上都優(yōu)于目前普遍使用的兩級壓縮機制冷系統(tǒng)。研究成果可為我國飛機地面空調(diào)的設(shè)計研發(fā)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供一定的參考依據(jù)。
【圖文】：

２．１客機座艙熱載荷計算逡逑客機地面停機待飛時，依據(jù)傳熱方式的不同，座艙熱載荷包括了結(jié)構(gòu)傳熱熱載荷、逡逑輻射熱載荷和附加熱載荷，具體組成如圖２．１所示。逡逑座艙熱載荷逡逑邐Ｉ邐Ｉ邋￣邐Ｉ逡逑結(jié)構(gòu)傳熱熱載荷｜輻射熱載荷｜邐｜附加熱載荷逡逑—｜外壁熱載荷邐——透過玻璃的輻射邋——人體熱載荷逡逑￣｜內(nèi)壁熱載荷｜邐—｜內(nèi)部壁面輻射｜電子設(shè)備散熱＾逡逑—邋空氣泄漏逡逑圖２．１飛機座艙熱載荷的組成逡逑假設(shè)各部分熱載荷相互獨立，客機停機時的熱載荷可以看作是各種熱載荷的疊加：逡逑0Ｔ邋＝Ｑｗ邋＋Ｑｂ＋Ｑｓ邋＋Ｑｒ邋＋邋Ｑｐ邋＋Ｑｅ邋＋邋Ｑｌ邐（２１）逡逑式中：０＂——客機總的熱載荷，ｗ逡逑Ｑｗ—通過座艙外壁的熱載荷，ｗ逡逑Ｑｂ—通過隔艙壁、地板等內(nèi)壁結(jié)構(gòu)的熱載荷，ｗ逡逑Ｑｓ邐透過透明表面的太陽福射熱載荷，ｗ逡逑Ｑｒ—座艙內(nèi)部壁面之間的輻射熱載荷，ｗ逡逑Ｑｐ——艙內(nèi)人員散熱形成的熱載荷，ｗ逡逑Ｑｅ——電子和電氣設(shè)備散發(fā)的熱載荷

圖２．４計算單元結(jié)構(gòu)示意圖逡逑該小單元的傳熱計算，得到圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)尺和圍護結(jié)構(gòu)得到整個圍護結(jié)構(gòu)的熱載荷。下面詳細分析側(cè)壁、行李、天花板壁部分逡逑２．５所示，側(cè)壁的傳熱計算可分為三部分，沿圍護結(jié)構(gòu)的法線方分，由蒙皮、絕熱層、空氣夾層和內(nèi)裝飾板組成；（２）含有隔框部分�？蓪⑵渲械母艨蚝丸鞐l都作為散熱肋片處理。逡逑含隔框和桁條的部分逡逑和桁條的部分為帶空氣夾層的組合外壁，，夾層內(nèi)的空氣沒有強傳熱是依靠導熱、對流及輻射的聯(lián)合作用實現(xiàn)的。其中，空氣為ｒ２．空氣夾層與內(nèi)裝飾板接觸面溫度為７Ｕ里過空氣夾層的熱慮，將輻射單獨考慮。逡逑
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：V351.3

【參考文獻】

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本文編號：2648771