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《發電與空調雜志》2014年第四期

1通風系統的設計與分析

本文中飛機地面空調車的通風系統包括了進風過濾器、風箱、進風消聲器、羅茨鼓風機、出風消聲器、空調箱、出風風閥。其通風處理過程如圖1：由空氣處理流程圖可以看出：空氣通過進入過濾器到達風箱，通過進風消聲器進入羅茨鼓風機加壓，達到設計要求，然后通過出風消聲器進行降噪處理，進入空調箱，最后從風管送風；對于整個通風系統來說，對風量和風壓影響最重要的即為羅茨鼓風機，可以說整個通風系統就是在羅茨鼓風機的基礎上加長管道。由于本文研究的車載飛機空調是針對于某飛機機型而言，其送風系統應滿足以下要求：可以單雙風管送風，雙風管下送風風壓≥36kPa，風量需達到2600kg/h，送風溫度在10℃以下，單風管下送風風壓≥36kPa，風量需達到1800kg/h，送風溫度在10℃以下；由于大風壓和小風量的要求，且要求恒流量供風，而一般離心風機是針對小風壓大風量，恒壓風機，工作的主參數是風壓，輸出的風量隨管道和負載的變化而變化，風壓變化不大，達不到設計要求，故采用羅茨鼓風機容積式風機，采取某品牌三葉式羅茨鼓風機，其最大風壓可達40kPa，如圖2所示。

2通風系統的性能測試

將整機組放入實驗室，進行純通風系統測試，設定環境干球溫度為20℃，濕球溫度為16℃，以便進行溫升分析，其測試結果如下：（1）測試機組能達到的最大風量由于該電機采用的是45kw電機，羅茨鼓風機風機主機最高風壓為40kPa，最高頻率是60Hz，電機額定電流為85A，測得風機轉速為1800rpm，由表1可以看出該通風系統可以達到的最大風量為2610.5m3/h，而此時密度為1.02kg/m3，可以算出此時最大質量流量為2662.7kg/h。（2）模擬實際工況雙風管的測試模擬實際工況下，需同時滿足風量達到2600kg/h，風壓達到36kPa，考慮整個空調機組，假設機組出風溫度為10℃，此時出風空氣密度為1.2kg/m3，根據計算，出風的體積流量需達到2167m3/h；關于風壓，測試時選擇接近實際的35kPa、36kPa、38kPa；可以得出以下測試結果，見表2。由表2可以看出，在模擬實際雙風管的工況下，將機組的頻率調至50Hz、轉速調至1500rpm之后，然后通過調節出風管風閥來調節出風壓力使得風壓分別達到35kPa、36kPa、38kPa，記錄數據，此時35kPa下風量2168.3m3/h，36kPa下風量2177.8m3/h，38kPa下風量2174.3m3/h，不論風量還是風壓均可以滿足機組要求。（3）模擬實際工況單風管的測試同理，模擬實際工況單風管，需同時滿足風量達到1800kg/h和風壓達到36kPa，同樣假設機組出風溫度為10℃，此時出風空氣密度為1.2kg/m3，根據計算，出風的體積流量需達到1500m3/h；風壓同樣選擇接近實際的35kPa、36kPa、38kPa；可以得出以下測試結果，見表3。由上表可以看出，在模擬實際單風管的工況下，調節出風風閥和頻率使得風壓分別在35kPa、36kPa、38kPa，記錄此時出風體積流量，35kPa下風量1507.2m3/h，即質量流量為1808.64kg/h，36kPa下風量1501.6m3/h，即質量流量為1801.9kg/h，38kPa下風量1503.3m3/h，即質量流量為1803.96kg/h，可見，在單風管工況下風量和風壓是可以滿足機組要求的。

同時對比以上三個表格可以發現：1）出風風壓與風量沒有明顯關系，由于整個通風系統最關鍵部件是羅茨鼓風機，測試整個機組的通風系統可以認為是測試加長進出風管道的羅茨鼓風機，可見，鼓風機的出風風壓對出風風量的影響是微乎其微的，這主要是由于羅茨鼓風機的工作原理所致，羅茨鼓風機不同于離心風機，其是容積式風機，是靠葉輪轉動利用其與機殼之間的密閉性空間將空氣擠出去，對其風量影響最大的是電機的轉速；2）由表中可以看出羅茨鼓風機的出風溫度非常高，在模擬實際工況下出風溫度平均溫升在40℃左右，這對于空調制冷系統的設計帶來一定的難度，而且可以看出，隨著出風風壓的增大出風溫度也在升高；由于羅茨鼓風機的排氣溫度與容積效率和工作壓力比有關，而高壓比時熱效率比較低，當容積效率越小、工作壓力比越大時羅茨鼓風機的溫升也就越高，而在較高的工作溫度下，不利于轉子之間、轉子與機殼間的適當間隙，還會降低其他零件的可靠性，因而需考慮降低其排氣溫度[4]。

3結語

（1）通過對機組的測試，驗證了羅茨鼓風機的出風風壓對出風風量的影響是微乎其微的；羅茨鼓風機出風溫度隨著出風風壓的增大而升高；且羅茨鼓風機的出風溫升比較高，該型號平均溫升可以達到40℃左右，相對于離心風機高很多；同時數據可以說明該通風系統的設計是可以滿足該飛機地面空調車通風要求的。（2）通過測試發現，羅茨鼓風機的溫升比較高，建議羅茨鼓風機在生產設計過程中考慮降低其出風溫度或者通過某種方式進行回收再利用這些熱量，如采用逆流冷卻技術來降低其溫升。

作者：李云鵬歐陽惕林創輝張曉艷劉鑫龍單位：廣東申菱空調設備有限公司