CN102179140A - 一种用于飞机内的干燥*** - Google Patents
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Abstract
为了在飞机内控制冷凝水的产生,本发明提出了一种干燥***,其包括:制冷组件,具有第一次除湿的空气进入端和第一次除湿的空气排出端,制冷组件用于对从第一次除湿的空气进入端进入的新鲜空气进行第一次除湿从而降低其绝对湿度;热交换器,具有废气进入端、废气排出端、第二次除湿的空气进入端和第二次除湿的空气排出端,废气进入端与电子设备舱连通,热交换器用于将电子设备舱排出的热的废气和制冷组件排出的冷的新鲜空气进行热交换从而进行第二次除湿以降低其相对湿度得到干燥空气;分配管路,用于将干燥空气输送到机身夹层内,以及控制组件。通过该干燥***,可以减少飞机绝热隔声层内冷凝水或冰的聚积,同时增加飞机夹层的绝热性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于飞机内的干燥***。更具体地说,本发明涉及一种减少能耗的用于飞机内的干燥***。
背景技术
飞机在飞行过程中,每位乘客每小时大约呼出100克的水汽,而这些水汽遇到飞机的冷机构后会迅速冷却而形成冷凝水,因此,在长期的飞行中所形成的冷凝水数量是非常惊人的。结果,冷凝水被机身内的绝热层和其它设备吸收后,将使飞机的重量增加半吨以上(冷凝水量主要与乘客数量、飞机运行方式、地域气候有关),而增加的重量又将导致较高的燃油消耗,并对环境造成消极影响。更糟糕的是,大量的冷凝水会导致绝热层损坏进而腐蚀机身结构和损坏电气设备最终使飞机的使用寿命降低。此外,液态水滴流入客舱或驾驶舱,也是乘客和机组人员所不希望的。
显然地,要么控制冷凝水的产生,要么将形成的冷凝水进行处理是解决上述技术问题的方法。在现有技术中,有的飞机通过加装干燥***来控制冷凝水的产生,但大都是专门的干燥***,对舱内空气进行除湿加温处理,这就会导致飞机设备重量的增加,同时会加大飞机的耗电量,从而导致飞机能耗的增加,即这种除湿方式是建立在使飞机能耗增加的基础上。
发明内容
为了在尽可能地减少飞机能耗,本发明在充分利用飞机现有设备的基础上提出的一种新的干燥***。飞机上的电子设备需要冷却空气进行冷却以保持其正常运行,而空气冷却电子设备后就会升温产生废热,现有技术中,基本上,均将这些具有废热的空气直接排出飞机。然而,在本发明中,这些废热通过热交换器对制冷组件生成的新鲜空气进行加热,从而降低新鲜空气的相对湿度。由于现有的制冷组件设备本身就具有除水功能,制冷组件出口的新鲜空气的湿度已经很低,再经过热交换器的加热升温后,湿度就会更低,干燥能力得到增强,同时提高了飞机上能源的利用率。
具体地,本发明公开了一种用于飞机内的干燥***,其包括:制冷组件、热交换器、分配管路和控制组件。其中,制冷组件,具有第一次除湿的空气进入端和第一次除湿的空气排出端,所述制冷组件用于对从所述第一次除湿的空气进入端进入的新鲜空气进行第一次除湿从而降低其绝对湿度;热交换器,具有废气进入端、废气排出端、第二次除湿的空气进入端和第二次除湿的空气排出端,所述废气进入端与电子设备舱连通,所述废气排出端连通飞机的外部,所述第二次除湿的空气进入端与所述第一次除湿的空气排出端连通,所述热交换器用于将从所述废气进入端进入并由所述废气排出端排出的热的废气和从所述第二次除湿的空气进入端进入并由所述第二次除湿的空气排出端排出的新鲜空气进行热交换从而进行第二次除湿以降低其相对湿度得到干燥空气;分配管路,用于将所述第二次除湿的空气排出端所排出的干燥空气输送到机身夹层内;控制组件,用于根据不同的工况至少控制所述干燥空气的流量和所述热交换器的效率的其中之一者。
优选地,所述控制组件用于控制所述热交换器的废气进入端的废气流量。
优选地,所述控制组件用于控制所述干燥空气的流量。
更优选地,在所述第一次除湿的空气进入端的位置、所述分配管路上的位置、所述第一次除湿的空气排出端和所述第二次除湿的空气进入端之间的位置和所述废气进入端的位置中的任一处设有流量控制阀,所述控制组件经由所述流量控制阀实现对所述干燥空气的流量控制。
具体地,所述分配管路布置在飞机的侧部区域和/或顶部区域。
具体地,所述飞机具有舱底部,排气阀设于所述舱底部,用于将输送到机身夹层内的干燥空气排出。
通过所述的干燥***,本发明可以达到以下有益的技术效果:减少或消除飞机绝热隔声层内冷凝水或冰的聚积;利用电子设备排气中的废热,提高飞机能源利用率,增强飞机经济性;减少机身腐蚀,降低飞机的电气故障和短路现象,提高飞机安全性;增强飞机夹层的绝热保温作用,降低飞机空调***热载荷,降低飞机能耗,提高飞机的经济性和舒适性。
附图说明
图1是本发明的干燥***的示意图;
图2是飞机机身夹层间隙示意图。
具体实施方式
如图1所示,其示出了本发明的干燥***的示意图,其中,所述干燥***10由制冷组件1、热交换器2、分配管路3和控制组件4组成。所述制冷组件1具有第一次除湿的空气进入端11和第一次除湿的空气排出端12,其用于对从所述第一次除湿的空气进入端11进入的新鲜空气进行第一次除湿从而降低其绝对湿度。所述热交换器2具有废气进入端21、废气排出端22、第二次除湿的空气进入端23和第二次除湿的空气排出端24。其中,所述废气进入端21与电子设备舱5相连通,所述废气排出端22与飞机外界相通,所述第二次除湿的空气进入端23与制冷组件1的第一次除湿的空气排出端12相通,所述第二次除湿的空气排出端24与分配管路3连通。所述分配管路3具有接收所述第二次除湿的空气排出端24排出的干燥空气的一端31,以及将所述干燥空气输送到机身夹层内的另一端32,所述另一端32靠近飞机的机身夹层设置,所述分配管路3用于将干燥气体分配到预定的位置处并在飞机机身夹层内形成气流。所述控制组件4,用于根据不同的工况控制制冷组件1和热交换器2,较优地,至少控制所述干燥空气的流量和所述热交换器2的效率的其中之一者,更优地,可以同时控制干燥空气的流量和热交换器2的效率。更具体地,所述控制组件4为单片机(SCM)或中央处理单元(CPU)或可编程逻辑控制器(PLC)等任何能够实现数据运算和处理能力的控制器,其可以经由流量控制阀来控制干燥空气的流量以满足工作需要,也可以控制经由热交换器2的废气进入端21进入并由废气排出端22排出的废气流量以控制所述热交换器2的效率,另外也可以控制所述制冷组件1和所述热交换器2的功率从而达到调节最终流出的干燥空气的温度和湿度等参数。优选地,在所述制冷组件1的第一次除湿的空气进入端11的位置、所述分配管路3上的位置、所述第一次除湿的空气排出端12和所述第二次除湿的空气进入端23之间的位置(即,制冷组件1和热交换器2之间的位置)、所述废气进入端21(即热交换器2和所述电子设备舱5之间的位置)的位置中,可以分别设置一个流量控制阀也可以仅在某一个或某几个位置处设置流量控制阀。所述流量控制阀也可以是手动操作的,优选地是由上述控制组件4来自动控制。
众所周知,飞机中的制冷组件1内均具有除水装置,因此,当来自发动机的新鲜空气从第一次除湿的空气进入端11进入制冷组件1后经由所述制冷组件1的除水装置即可大大地降低新鲜空气的绝对湿度。这样,制冷组件1的第一次除湿的空气排出端12所排出的就是湿度较低的新鲜空气。在本发明中,所述热交换器2用于将从制冷组件1的第一次除湿的空气排出端12所排出并从第二次除湿的空气进入端23进入热交换器2的相对冷的新鲜空气和从电子设备舱5所排出并从废气进入端21进入热交换器2的相对热的废气进行热量交换。来自制冷组件1的冷的新鲜空气经过热交换器2后,由于换热后温度升高,从而新鲜空气的相对含湿量就会随之降低,因此,从热交换器2的第二次除湿的空气排出端24排出的就是绝对湿度和相对湿度都比较低的干燥空气。所述干燥空气由分配管路3输送到那些需要干燥的飞机客舱区域如客舱顶部、客舱侧壁间隙等区域。同时,经过热交换后的废气经由废气排出端22排出飞机。
较优地,可以通过控制热交换器2热边的来自电子设备舱5的排气流量来控制热交换器2的效率,得到温度和相对湿度不同的干燥空气。同时也可以根据外界条件和舱内温度、湿度条件的不同,控制干燥空气的流量。
较优地,为了减轻飞机的重量,分配管路3可以由质量较轻的管路组成,并从前到后地布置在飞机的顶部区域,其位置尽量靠近飞机的中央,以确保工作空气分配的均匀性。
下面,结合图2对如何形成保护气流进行说明。
机身外侧结构和侧壁内侧结构形成了机身夹层结构,如图2所示,其大体上示出了由机身结构6、内饰板7、绝热隔声层8构成的一种机身夹层结构,其中,内饰板7和绝热隔声层8之间形成有间隙9。
在现有技术中,乘客和机组人员在客舱中呼出湿空气后,该湿空气会通过缝隙进入客舱的顶部区域和侧壁区域,并从顶部或侧部区域向间隙9流动,湿空气与温度较低的绝热隔声层8和机身结构6接触而形成冷凝水。
在本发明中,通过分配管路3将温度和湿度均较为适宜的干燥空气均匀地送到客舱顶部或侧部区域后,由于排气阀通常设于飞机的舱底部,这样,飞机舱底部的压力会略低于客舱的顶部区域,因此,干燥空气顺着内饰板7与绝热隔声层8之间的间隙9流入三角区,除一部分干燥空气进入再循环区域参与再循环外,其余干燥空气最终通过舱底部的排气阀排出舱外。温度较高、湿度较低的干燥空气在机身夹层的间隙中形成了一层起“保温层”作用的保护气流将温度较低的机身外侧结构和温度较高的侧壁内侧结构隔离开来,从而,避免了湿空气直接与机身外侧结构(如蒙皮、长桁等)直接接触,因此,有效地防止湿空气的温度下降而产生冷凝水。如前所述,分配管路3布置在飞机的客舱顶部仅为较优的方案,事实上,分配管路3也可以布置在飞机的客舱两侧,更优地,分配管路3还可以同时布置在飞机的客舱两侧和客舱顶部区域。
本发明的原理如下:利用电子设备舱排气温度较高的特点加热来自制冷组件的新鲜空气,降低来自制冷组件的新鲜空气的相对湿度,使该部分新鲜空气更加干燥而得到干燥空气,再将该部分干燥空气通入温度较低的机身夹层的间隙内,防止冷凝水的生成。在此,需要说明的是,在现有技术中,飞机的制冷组件本身就具有除水功能,本发明正是利用了制冷组件的这一功能,不需要专门的除湿装置。同时,利用了电子设备舱排气中的废热来加热来自制冷组件的新鲜空气。这样,不仅得到了干燥空气,还提高了能量利用率。温度较高的干燥空气进入飞机夹层内,可以提高飞机夹层的绝热性能,降低飞机空调***的热载荷。
本发明可以实现如下技术效果:保持飞机舱内干燥、减轻飞机重量、延长绝热材料的寿命、降低飞机故障并减少飞机维护工作。同时,也有效地利用了冷却电子设备所产生的高温废气。
本发明的技术内容及技术特点已揭示如上,然而可以理解,在本发明的创作思想下,本领域的技术人员可以对上述结构作各种变化和改进,但都属于本发明的保护范围。上述实施方式的描述是例示性的而不是限制性的,本发明的保护范围由权利要求所确定。
Claims (6)
1.一种用于飞机内的干燥***,包括:
制冷组件,具有第一次除湿的空气进入端和第一次除湿的空气排出端,所述制冷组件用于对从所述第一次除湿的空气进入端进入的新鲜空气进行第一次除湿从而降低其绝对湿度;
热交换器,具有废气进入端、废气排出端、第二次除湿的空气进入端和第二次除湿的空气排出端,所述废气进入端与电子设备舱连通,所述废气排出端连通飞机的外部,所述第二次除湿的空气进入端与所述第一次除湿的空气排出端连通,所述热交换器用于将从所述废气进入端进入并由所述废气排出端排出的热的废气和从所述第二次除湿的空气进入端进入并由所述第二次除湿的空气排出端排出的新鲜空气进行热交换从而进行第二次除湿以降低其相对湿度得到干燥空气;
分配管路,用于将所述第二次除湿的空气排出端所排出的干燥空气输送到机身夹层内,以及
控制组件,用于根据不同的工况至少控制所述干燥空气的流量和所述热交换器的效率的其中之一者。
2.根据权利要求1所述的干燥***,所述控制组件用于控制所述热交换器的废气进入端的废气流量。
3.根据权利要求1所述的干燥***,其中,所述控制组件用于控制所述干燥空气的流量。
4.根据权利要求3所述的干燥***,其中,在所述第一次除湿的空气进入端的位置、所述分配管路上的位置、所述第一次除湿的空气排出端和所述第二次除湿的空气进入端之间的位置、所述废气进入端的位置中的任一处设有流量控制阀。
5.根据权利要求1所述的干燥***,其中,所述分配管路布置在飞机的侧部区域和/或顶部区域。
6.根据权利要求1所述的干燥***,所述飞机具有舱底部,排气阀设于所述舱底部,用于将输送到机身夹层内的干燥空气排出。
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