CN102565275A - 一种民用飞机臭氧转换器的仿真模拟测试***及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种民用飞机臭氧转换器的仿真模拟测试***及测试方法，该测试***包括气源供给主管路装置、臭氧供给装置以及臭氧浓度分析装置，所述的臭氧供给装置以及臭氧浓度分析装置均与气源供给主管路装置连通，所述的臭氧供给装置向气源供给主管路装置供给臭氧，该气源供给主管路装置能够获得真实模拟高空环境含臭氧的空气-臭氧混合引气，并且能够对获得的空气-臭氧混合引气进行臭氧分解处理，所述的臭氧浓度分析装置能够获得空气-臭氧混合引气分解前后的臭氧浓度，进而分析计算得出臭氧的转化效率。该测试***能够模拟真实的高空环境引气，获得臭氧的转化效率。本发明同时公开了一种民用飞机臭氧转换器的仿真模拟测试方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种民用飞机臭氧转换器的仿真模拟测试***及测试方法。
背景技术
臭氧是强氧化剂，具有强烈的臭味，化学性质活泼，其主要毒理作用是对肺组织的直接刺激。臭氧和呼吸道粘膜，肺泡等组织表面接触时会引起组织损伤。如机体多次受到较低浓度臭氧影响，小支气管和肺泡管可发生纤维性变。若暴露在臭氧里面，将会导致头痛，呼吸困难，眼睛，鼻子或喉咙，胸口疼痛等症状。
臭氧通常存在于高层大气层。在高海拔的地方，臭氧从飞机的空调***随着外界空气一起进入飞机客舱。某些医学症状，比如时差反应，或者晕机，实际上可能是由高空飞行座舱里面的臭氧引起的。
正因为臭氧的消极影响，美国联邦航空局FAA规定飞机座舱在任意时间点，臭氧浓度必须不超过相当于海平面水准0.25ppmv或者任一飞行时间大于4小时的每个飞行阶段的加权平均值，臭氧浓度必须不超过相当于海平面水准0.1ppmv。
目前，主流民用飞机均在飞机的空调制冷包前面设置一个臭氧转换器，通过催化剂的作用，使臭氧在高温下解体。但鉴于原始设备制造厂家对臭氧转换器的生产制造测试工艺进行了技术封锁，国内航空公司的臭氧转换器或者只进行了简单的清洗后装机，无从获得转换器的转换效率，或者按照厂家的要求送回原厂进行测试，费用昂贵，周期长，对航空公司的运营极为不便。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种民用飞机臭氧转换器的仿真模拟测试***，该测试***能够模拟真实的高空环境引气，获得臭氧的转化效率。
本发明的这一目的通过如下技术方案来实现的：一种民用飞机臭氧转换器的仿真模拟测试***，其特征在于：该测试***包括气源供给主管路装置、臭氧供给装置以及臭氧浓度分析装置，所述的臭氧供给装置以及臭氧浓度分析装置均与气源供给主管路装置连通，所述的臭氧供给装置向气源供给主管路装置供给臭氧，该气源供给主管路装置能够获得真实模拟高空环境含臭氧的空气-臭氧混合引气，并且能够对获得的空气-臭氧混合引气进行臭氧分解处理，所述的臭氧浓度分析装置能够获得空气-臭氧混合引气分解前后的臭氧浓度，进而分析计算得出臭氧的转化效率。
所述的气源供给主管路装置包括依次连接的压缩机空气源、加热炉、压力调节阀、空气-臭氧混合器、进口转接管路、臭氧转换器、出口转接管路、冷却器、流量控制阀和空气流量测量器，空气经所述的压缩机气源压缩后流经加热炉被加热，模拟飞机发动机的高温引气，再经过压力调节阀进行压力调节，输出模拟飞机制冷包进口的空气压力，所述的臭氧供给装置为臭氧发生器，该臭氧发生器通过管路与空气-臭氧混合器连通，臭氧发生器产生的臭氧供给所述的空气-臭氧混合器，来自压力调节阀的空气在空气-臭氧混合器中与臭氧充分混合模拟高空环境含臭氧的真实空气-臭氧混合引气，所述臭氧转换器对进入的空气-臭氧混合引气进行臭氧分解处理，处理后的气体经冷却器冷却后从流量控制阀排出，再经过空气流量测量器进行流量测量；所述进口转接管路设置有测量臭氧转换器进气压力的压力传感器，在所述进口转接管路和出口转接管路之间设置有测量臭氧转换器进出口压差的压差传感器，所述的臭氧浓度分析装置分别与所述的进口转接管路和出口转接管路连通。
所述的臭氧浓度分析装置包括进口臭氧浓度分析通路、出口臭氧分析通路和臭氧浓度分析仪，所述的进口臭氧浓度分析通路包括依次连通的一路冷却管、一路关断阀以及一路流量计，所述的一路冷却管与进口转接管路连通，供进入臭氧转换器的空气-臭氧混合引气流通；所述的出口臭氧浓度分析通路包括依次连通的二路冷却管、二路关断阀以及二路流量计，所述的二路冷却管与出口转接管路连通，供臭氧转换器臭氧分解处理后的空气-臭氧混合引气流通，所述的一路流量计和二路流量计分别与臭氧浓度分析仪连通，所述的臭氧浓度分析仪能够获得所述臭氧转换器分解前后的的臭氧浓度，以得出臭氧转换器的臭氧转化效率。
本发明还可以做如下改进：该测试***还包括催化器，所述催化器与臭氧浓度分析仪连通，从臭氧浓度分析仪出来的被检测混合气体在催化器内催化后再排放到环境大气。
本发明中，所述的一路流量计和二路流量计均为浮子流量计。
本发明中，所述的空气流量测量器为孔板式空气流量器。
本发明中，所述的加热炉为空气加热炉。
本发明中，所述的冷却器为水冷却器。
与现有技术相比，本发明的测试***不仅能够进行测试臭氧转换器清洗效果，而且通过人工施加臭氧到飞机制冷包进口气源的方式，模拟真实的高空环境引气，在臭氧转换器的进口和出口分别测试臭氧浓度，获得臭氧转化效率的测试装置。该装置还额外考虑了抽样臭氧的环保无害处理，保证了现场工作人员的身心健康，避免对环境的污染，此外还考虑了高温空气导致孔板膨胀的影响，通过施加水冷的方式降低空气温度，避免了孔板空气流量测量装置测量流量不准确的趋性。
本发明的目的之二是提供一种民用飞机臭氧转换器的仿真模拟测试方法，该测试方法操作简单，能够模拟真实的高空环境引气，获得臭氧的转化效率。
本发明的这一目的通过如下技术方案来实现的：一种民用飞机臭氧转换器的仿真模拟测试方法，该方法包括如下步骤：
(1)依次连接好气源供给主管路装置、臭氧发生器以及臭氧浓度分析装置中的各部件，其中臭氧转换器位于气源供给主管路装置的进口转接管路和出口转接管路之间；
(2)空气经压缩机气源压缩后流经气源供给主管路装置的加热炉被加热，模拟发动机高温引气，再经过压力调节阀输出模拟飞机制冷包进口的空气压力，然后经过空气-臭氧混合器和来自臭氧发生器的臭氧充分混合模拟高空环境含臭氧的真实混合引气；
(3)调节臭氧转换器的进口空气压力、流量和温度为以下的工况参数，其中压力通过压力调节阀进行调节，流量通过流量控制阀进行调节，温度通过测温计测量：
压力P：421.8±10KPa
流量M：402±1.6Kg/min
温度T：185±5.5℃
(4)调节臭氧发生器的臭氧浓度大于等于1.15ppmv；
(5)通过设置在进口转接管路和出口转接管路之间的压差传感器测量臭氧转换器的压差，保证臭氧转换器的压降在可以接受的范围内；
(6)按下述方法测量臭氧转换器的臭氧转换效率；
(6a)静候等待步骤(3)和步骤(4)中涉及的臭氧转换器和臭氧发生器的四个个参数稳定；
(6b)关闭二路关断阀，打开一路关断阀，通过臭氧浓度分析仪和一路流量计采样臭氧转换器进口的臭氧浓度和流量；
(6c)关闭一路关断阀，打开二路关断阀，通过臭氧浓度分析仪和二路流量计采样臭氧转换器出口的臭氧浓度和流量；
(6d)按照以下的公式计算臭氧转换器的臭氧转化效率；
臭氧转化效率＝(进口采样臭氧浓度-出口采样臭氧浓度)X100％/进口采样臭氧浓度
(7)从臭氧浓度分析仪出来的被检测混合气体在催化器内催化后再排放到环境大气；
(8)通过压力调节阀降低气源供给主管路的压力到环境压力，待臭氧转换器冷却后，拆卸下来。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明民用飞机臭氧转换器的仿真模拟测试***的组成结构框图；
附图标记说明
1、压缩机气源；2、空气加热炉；3、空气-臭氧混合器；4、进口转接管路；5、臭氧转换器；6、出口转接管路；7、冷却器；8、空气流量测量器；9、臭氧发生器；10、一路冷却管；11、一路流量计；12、二路冷却管；13、二路流量计；14、臭氧浓度分析仪；15、催化器；16、压力传感器；17、压差传感器；V1、压力调节阀；V2、流量控制阀；V3、一路关断阀；V4、二路关断阀
具体实施方式
如图1所示的一种民用飞机臭氧转换器的仿真模拟测试***，该测试***包括气源供给主管路装置、臭氧供给装置以及臭氧浓度分析装置，臭氧供给装置以及臭氧浓度分析装置均与气源供给主管路装置连通，臭氧供给装置向气源供给主管路装置供给臭氧，该气源供给主管路装置能够获得真实模拟高空环境含臭氧的空气-臭氧混合引气，并且能够对获得的空气-臭氧混合引气进行臭氧分解处理，臭氧浓度分析装置能够获得空气-臭氧混合引气分解前后的臭氧浓度，进而分析计算得出臭氧的转化效率。
气源供给主管路装置包括依次连接的压缩机空气源1、加热炉2、压力调节阀V1、空气-臭氧混合器3、进口转接管路4、臭氧转换器5、出口转接管路6、冷却器7、流量控制阀V2和空气流量测量器8，空气经压缩机气源1压缩后流经加热炉2被加热，模拟飞机发动机的高温引气，再经过压力调节阀V1进行压力调节，输出模拟飞机制冷包进口的空气压力，臭氧供给装置为臭氧发生器9，该臭氧发生器9通过管路与空气-臭氧混合器3连通，臭氧发生器9产生的臭氧供给空气-臭氧混合器3，来自压力调节阀V1的空气在空气-臭氧混合器3中与臭氧充分混合模拟高空环境含臭氧的真实空气-臭氧混合引气，臭氧转换器5对进入的空气-臭氧混合引气进行臭氧分解处理，处理后的气体经冷却器7冷却后从流量控制阀V2排出，再经过空气流量测量器8进行流量测量；进口转接管路4设置有测量臭氧转换器5进气压力的压力传感器16，在进口转接管路4和出口转接管路6之间设置有测量臭氧转换器5进出口压差的压差传感器17，臭氧浓度分析装置分别与进口转接管路4和出口转接管路6连通。
臭氧浓度分析装置包括进口臭氧浓度分析通路、出口臭氧分析通路和臭氧浓度分析仪14，进口臭氧浓度分析通路包括依次连通的一路冷却管10、一路关断阀V3以及一路流量计11，一路冷却管10与进口转接管路4连通，供进入臭氧转换器5的空气-臭氧混合引气流通；出口臭氧浓度分析通路包括依次连通的二路冷却管12、二路关断阀V4以及二路流量计13，二路冷却管12与出口转接管路6连通，供臭氧转换器5臭氧分解处理后的空气-臭氧混合引气流通，一路流量计11和二路流量计13分别与臭氧浓度分析仪14连通，臭氧浓度分析仪14能够获得臭氧转换器5分解前后的的臭氧浓度，以得出臭氧转换器5的臭氧转化效率。
该测试***还包括催化器15，催化器15内装有MgO2催化剂，催化器15与臭氧浓度分析仪14连通，从臭氧浓度分析仪14出来的被检测混合气体在催化器15内催化后再排放到环境大气。
本实施例中，一路流量计11和二路流量计13均为浮子流量计；空气流量测量器8为孔板式空气流量器；：加热炉2为空气加热炉；冷却器7为水冷却器。
该实施例在操作时，压缩机气源1依次流经气源供给主管路装置的空气加热炉2被加热，模拟发动机高温引气，再经过压力调节阀V1输出模拟飞机制冷包进口的空气压力，然后经过空气-臭氧混合器3和来自臭氧发生器9的臭氧充分混合模拟高空环境含臭氧的真实混合引气；
上述主管路混合引气再流经进口转接管路4，通过设置在该进口管路的压力传感器16测试臭氧转换器的进口压力，并分出一支路，连接到压差传感器17的高端；打开臭氧浓度分析装置的一路关断阀V3，采样混合引气经过一路冷却管10被冷却后进入一路流量计11，臭氧浓度分析仪14，获得臭氧转换器进口的臭氧浓度和流量后，臭氧通过MgO2催化剂催化为氧气，再排放到环境；
上述主管路混合引气经过臭氧转换器5后，再经过出口转接管路6，设置在转接管路6的静压采压口连接压差传感器17的低端，获得臭氧转换器5的压差；打开臭氧浓度分析装置的二路关断阀V4，采样混合引气经过二路冷却管12被冷却后进入二路流量计13，臭氧浓度分析仪14，获得臭氧转换器出口的臭氧浓度和流量后，通过MgO2催化剂15，臭氧被催化为氧气，再排放到环境；
上述主管路混合引气再经过水冷却器被循环水降温为常温混合空气，进入用于调节主管路混合引气流量的流量控制阀V2，空气流量测量器8以及外排管路到环境大气。
上述的民用飞机臭氧转换器的仿真模拟测试***的测试方法，该方法包括如下步骤：
(1)依次连接好气源供给主管路装置、臭氧发生器9以及臭氧浓度分析装置中的各部件，其中臭氧转换器5位于气源供给主管路装置的进口转接管路4和出口转接管路6之间；
(2)空气经压缩机气源1压缩后流经气源供给主管路装置的加热炉2被加热，模拟发动机高温引气，再经过压力调节阀V1输出模拟飞机制冷包进口的空气压力，然后经过空气-臭氧混合器3和来自臭氧发生器9的臭氧充分混合模拟高空环境含臭氧的真实混合引气；
(3)调节臭氧转换器5的进口空气压力、流量和温度为以下的工况参数，其中压力通过压力调节阀V1进行调节，流量通过流量控制阀V2进行调节，温度通过测温计测量：
压力P：421.8±10KPa
流量M：40.2±1.6Kg/min
温度T：185±5.5℃
(4)调节臭氧发生器9的臭氧浓度大于等于1.15ppmv；
(5)通过设置在进口转接管路4和出口转接管路6之间的压差传感器17测量臭氧转换器5的压差，保证臭氧转换器5的压降在可以接受的范围内；
(6)按下述方法测量臭氧转换器5的臭氧转换效率；
(6a)静候等待步骤(3)和步骤(4)中涉及的臭氧转换器和臭氧发生器的四个个参数稳定；
(6b)关闭二路关断阀V4，打开一路关断阀V3，通过臭氧浓度分析仪14和一路流量计11采样臭氧转换器5进口的臭氧浓度和流量；
(6c)关闭一路关断阀V3，打开二路关断阀V4，通过臭氧浓度分析仪14和二路流量计13采样臭氧转换器5出口的臭氧浓度和流量；
(6d)按照以下的公式计算臭氧转换器5的臭氧转化效率；
臭氧转化效率＝(进口采样臭氧浓度-出口采样臭氧浓度)X100％/进口采样臭氧浓度
(7)从臭氧浓度分析仪14出来的被检测混合气体在催化器15内催化后再排放到环境大气；
(8)通过压力调节阀V1降低气源供给主管路的压力到环境压力，待臭氧转换器5冷却后，拆卸下来。
Claims (9)
1.一种民用飞机臭氧转换器的仿真模拟测试***，其特征在于：该测试***包括气源供给主管路装置、臭氧供给装置以及臭氧浓度分析装置，所述的臭氧供给装置以及臭氧浓度分析装置均与气源供给主管路装置连通，所述的臭氧供给装置向气源供给主管路装置供给臭氧，该气源供给主管路装置能够获得真实模拟高空环境含臭氧的空气-臭氧混合引气，并且能够对获得的空气-臭氧混合引气进行臭氧分解处理，所述的臭氧浓度分析装置能够获得空气-臭氧混合引气分解前后的臭氧浓度，进而分析计算得出臭氧的转化效率。
2.根据权利要求1所述的民用飞机臭氧转换器的仿真模拟测试***，其特征在于：所述的气源供给主管路装置包括依次连接的压缩机空气源(1)、加热炉(2)、压力调节阀(V1)、空气-臭氧混合器(3)、进口转接管路(4)、臭氧转换器(5)、出口转接管路(6)、冷却器(7)、流量控制阀(V2)和空气流量测量器(8)，空气经所述的压缩机气源(1)压缩后流经加热炉(2)被加热，模拟飞机发动机的高温引气，再经过压力调节阀(V1)进行压力调节，输出模拟飞机制冷包进口的空气压力，所述的臭氧供给装置为臭氧发生器(9)，该臭氧发生器(9)通过管路与空气-臭氧混合器(3)连通，臭氧发生器(9)产生的臭氧供给所述的空气-臭氧混合器(3)，来自压力调节阀(V1)的空气在空气-臭氧混合器(3)中与臭氧充分混合模拟高空环境含臭氧的真实空气-臭氧混合引气，所述臭氧转换器(5)对进入的空气-臭氧混合引气进行臭氧分解处理，处理后的气体经冷却器(7)冷却后从流量控制阀(V2)排出，再经过空气流量测量器(8)进行流量测量；所述进口转接管路(4)设置有测量臭氧转换器(5)进气压力的压力传感器(16)，在所述进口转接管路(4)和出口转接管路(6)之间设置有测量臭氧转换器(5)进出口压差的压差传感器(17)，所述的臭氧浓度分析装置分别与所述的进口转接管路(4)和出口转接管路(6)连通。
3.根据权利要求2所述的民用飞机臭氧转换器的仿真模拟测试***，其特征在于：所述的臭氧浓度分析装置包括进口臭氧浓度分析通路、出口臭氧分析通路和臭氧浓度分析仪(14)，所述的进口臭氧浓度分析通路包括依次连通的一路冷却管(10)、一路关断阀(V3)以及一路流量计(11)，所述的一路冷却管(10)与进口转接管路(4)连通，供进入臭氧转换器(5)的空气-臭氧混合引气流通；所述的出口臭氧浓度分析通路包括依次连通的二路冷却管(12)、二路关断阀(V4)以及二路流量计(13)，所述的二路冷却管(12)与出口转接管路(6)连通，供臭氧转换器(5)臭氧分解处理后的空气-臭氧混合引气流通，所述的一路流量计(11)和二路流量计(13)分别与臭氧浓度分析仪(14)连通，所述的臭氧浓度分析仪(14)能够获得所述臭氧转换器(5)分解前后的的臭氧浓度，以得出臭氧转换器(5)的臭氧转化效率。
4.根据权利要求3所述的民用飞机臭氧转换器的仿真模拟测试***，其特征在于：该测试***还包括催化器(15)，所述催化器(15)与臭氧浓度分析仪(14)连通，从臭氧浓度分析仪(14)出来的被检测混合气体在催化器(15)内催化后再排放到环境大气。
5.根据权利要求3所述的民用飞机臭氧转换器的仿真模拟测试***，其特征在于：所述的一路流量计(11)和二路流量计(13)均为浮子流量计。
6.根据权利要求2或3所述的民用飞机臭氧转换器的仿真模拟测试***，其特征在于：所述的空气流量测量器(8)为孔板式空气流量器。
7.根据权利要求2或3所述的民用飞机臭氧转换器的仿真模拟测试***，其特征在于：所述的加热炉(2)为空气加热炉。
8.根据权利要求2或3所述的民用飞机臭氧转换器的仿真模拟测试***，其特征在于：所述的冷却器(7)为水冷却器。
9.采用上述权利要求1至8任一项所述的民用飞机臭氧转换器的仿真模拟测试***的测试方法，该方法包括如下步骤：
(1)依次连接好气源供给主管路装置、臭氧发生器(9)以及臭氧浓度分析装置中的各部件，其中臭氧转换器(5)位于气源供给主管路装置的进口转接管路(4)和出口转接管路(6)之间；
(2)空气经压缩机气源(1)压缩后流经气源供给主管路装置的加热炉(2)被加热，模拟发动机高温引气，再经过压力调节阀(V1)输出模拟飞机制冷包进口的空气压力，然后经过空气-臭氧混合器(3)和来自臭氧发生器(9)的臭氧充分混合模拟高空环境含臭氧的真实混合引气；
(3)调节臭氧转换器(5)的进口空气压力、流量和温度为以下的工况参数，其中压力通过压力调节阀(V1)进行调节，流量通过流量控制阀(V2)进行调节，温度通过测温计测量：
压力P：421.8±10KPa
流量M：402±1.6Kg/min
温度T：185±5.5℃
(4)调节臭氧发生器(9)的臭氧浓度大于等于1.15ppmv；
(5)通过设置在进口转接管路(4)和出口转接管路(6)之间的压差传感器(17)测量臭氧转换器(5)的压差，保证臭氧转换器(5)的压降在可以接受的范围内；
(6)按下述方法测量臭氧转换器(5)的臭氧转换效率；
(6a)静候等待步骤(3)和步骤(4)中涉及的臭氧转换器和臭氧发生器的四个个参数稳定；
(6b)关闭二路关断阀(V4)，打开一路关断阀(V3)，通过臭氧浓度分析仪(14)和一路流量计(11)采样臭氧转换器(5)进口的臭氧浓度和流量；
(6c)关闭一路关断阀(V3)，打开二路关断阀(V4)，通过臭氧浓度分析仪(14)和二路流量计(13)采样臭氧转换器(5)出口的臭氧浓度和流量；
(6d)按照以下的公式计算臭氧转换器的臭氧转化效率；
臭氧转化效率＝(进口采样臭氧浓度-出口采样臭氧浓度)X100％/进口采样臭氧浓度
(7)从臭氧浓度分析仪(14)出来的被检测混合气体在催化器(15)内催化后再排放到环境大气；
(8)通过压力调节阀(V1)降低气源供给主管路的压力到环境压力，待臭氧转换器(5)冷却后，拆卸下来。
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