一种利用高压尾气环控系统余能除霜的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种利用高压尾气环控系统余能除霜的装置及方法。该装置包括主流路、切换融霜路及流路切换阀门组件三部分构成。主流路由高温高压气体冷却器、冷凝—复温换热器、高压水分离器、增压—制冷一体机以及各部件之间的间接管路及阀门组成。切换融霜路由辅助融霜换热器及连接管道组成。流路切换阀门组件由减压阀及换向阀组组成。本发明专利技术通过增加辅助融霜换热器，并调节系统气流流向，实现制冷功能运行的同时可以高效除霜，保证环控系统不间断运行；充分利用系统冷量，将存留在系统中的冰全部转化利用为系统降温，保证环控系统供气温度符合要求。符合要求。符合要求。

【技术实现步骤摘要】
一种利用高压尾气环控系统余能除霜的装置及方法


[0001]本专利技术涉及一种利用高压尾气环控系统余能除霜的装置及方法。

技术介绍

[0002]机载环控系统等设备一般通过转换利用飞行器的具有较高温度和压力能的尾气余能来实现制冷或制热功能。环控系统运行过程中，发动机尾气在换热器中逐步降温冷却，气体中水蒸气将会逐步在换热器中冷凝并凝结成冰。
[0003]目前常见的利用高压尾气环控系统余能流程一般为高压除水系统。由于环控系统高压除水效率较低，当阴雨天气或空气较为潮湿时，尾气中所含水蒸气较多，经过冷凝后进入高压水分离器无法完全去除，大量水分就会进入膨胀制冷系统。除此之外，由于高压除水循环冷凝温度较高，空气较为干燥时也无法将空气中水分除去，进入膨胀制冷系统的空气均为含湿量较高的饱和湿空气。经过膨胀制冷系统膨胀后的气体温度大幅降低，大量水分在膨胀制冷系统出口析出并凝结成冰堆积在换热器内部造成冰堵。由于环控系统引气中通常含有较多的水分，导致环控系统开机运行后的短时间内就将会发生冰堵。环控系统发生冰堵后，造成系统冷量大量流失，使得整个环控系统性能会在短时间内大幅下降或无法正常使用，这将会导致需要在某些极端恶劣环境中工作数小时乃至更久的直升机机舱内温度会因大功率电子设备以及司乘人员散发的热量无法中和，造成机舱内仪器过热损坏或乘务人员出现中暑等症状。所以高效利用环控系统冷量及避免发生冰堵才能保证环控系统在开机状态下能保持正常运行。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术中存在的问题，本专利技术提出一种利用高压尾气环控系统余能除霜的装置，通过增加辅助融霜换热器，并调节系统气流流向，实现制冷功能运行的同时可以高效除霜，保证环控系统不间断运行；充分利用系统冷量，将存留在系统中的冰全部转化利用为系统降温，保证环控系统供气温度符合要求。
[0005]本专利技术解决上述问题的技术方案是：一种利用高压尾气环控系统余能除霜的装置，其特殊之处在于：
[0006]包括高温高压气体冷却器、冷凝
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复温换热器、增压
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制冷一体机和辅助融霜换热器；
[0007]第四换向阀的出口分别与第一换向阀、第三换向阀、高温高压气体冷却器的第一进口相连，高温高压气体冷却器的第一出口与第一换向阀相连，第一换向阀的出口分别与冷凝
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复温换热器的第一进口、辅助融霜换热器的第一进口以及第三换向阀的进口相连，冷凝
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复温换热器的第一出口、辅助融霜换热器的第一出口分别与第二换向阀相连，第二换向阀还与高压水分离器进口连接，高压水分离器出口分别与增压
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制冷一体机的进口和减压阀连接，增压
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制冷一体机的出口与第三换向阀连接，第三换向阀还分别与冷凝
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复温换热器的第二进口和辅助融霜换热器的第二进口连接，冷凝
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复温换热器的第二出口和辅助融
霜换热器的第二出口分别与第五换向阀连接，第五换向阀还与系统送风口和减压阀连接，减压阀还与高温高压气体冷却器的第二进口连接。
[0008]另外，本专利技术还提出一种利用高压尾气环控系统余能除霜的装置的除霜方法，其特殊之处在于：
[0009]包括常规融霜模式和快速融霜模式两种工况；
[0010]当空气湿度相对较小，增压—制冷一体机出口压力能在一段时间内保持稳定或平缓增加时，开启常规除霜模式；
[0011]当空气湿度较大、环控系统增压—制冷一体机出口压力在短时间内变化剧烈时，开启快速除霜模式。
[0012]进一步地，上述常规除霜模式包括冷凝
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复温换热器融霜阶段和辅助融霜换热器融霜阶段；快速除霜模式包括冷凝
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复温换热器融霜阶段和辅助融霜换热器融霜阶段。
[0013]进一步地，在常规融霜模式中的冷凝
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复温换热器融霜阶段时：
[0014]第一换向阀关闭冷凝—复温换热器侧管道，打开辅助融霜换热器侧管道及除霜侧管道，经过高温高压气体冷却器的初步冷却的气流大部分进入辅助融霜换热器进行换热。此时第二换向阀冷凝—复温换热器侧管道关闭，辅助融霜换热器与高压水分离器侧之间管道打开，经过辅助融霜换热器换热的气流由第二换向阀进入高压水分离器。
[0015]除霜气流由第一换向阀进入第三换向阀，第三换向阀将除霜气流送入冷凝—复温换热器及入口管道进行冷凝—复温换热器除霜，同时打开增压—制冷一体机出口及辅助融霜换热器之间管道，增压—制冷一体机出口气流由第三换向阀进入辅助融霜换热器换热，进入辅助融霜换热器后的气流由第五换向阀排出系统送风，除霜气流由第三换向阀经过积霜管道后进入冷凝—复温换热器。除霜气流经过与霜层换热后经过第五换向阀后进入减压阀减压后，与增压风机送入高温高压气体冷却器冷端的气体混合后进入高温高压气体冷却器冷却气体。
[0016]进一步地，上述当常规融霜模式中冷凝
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复温换热器融霜阶段完成后，切换至辅助融霜换热器融霜阶段：
[0017]气流经过高温高压气体冷却器后，第一换向阀关闭辅助融霜换热器路阀门，主气流进入冷凝—复温换热器换热，主路回复初始运行状态；同时除霜气体经过第一换向阀进入第三换向阀，经过第三换向阀后进入辅助融霜换热器及管道进行融霜处理，进入辅助融霜换热器的融霜气流完成融霜后由第五换向阀经减压阀与增压风机送风混合后进入高温高压气体冷却器。
[0018]进一步地，上述环控系统运行过程中，常规除霜模式中的冷凝
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复温换热器融霜阶段和辅助融霜换热器融霜阶段交替运行。
[0019]进一步地，在快速融霜模式中的冷凝
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复温换热器融霜阶段时：
[0020]第一换向阀打开，经过高温高压气体冷却器初步冷却的气流全部进入辅助融霜换热器换热，在辅助融霜换热器完成换热后气流进入第二换向阀后，再经过高压水分离器进入增压—制冷一体机，气体在增压—制冷一体机出口由第三换向阀进入辅助融霜换热器换热后经过第五换向阀后排出系统送风；
[0021]同时第四换向阀打开，高温高压气体冷却器前部分气流作为除霜气流经过第三换向阀进入冷凝—复温换热器进行冷凝—复温换热器除霜，除霜气流经过第三换向阀后经过
积霜管道后进入冷凝—复温换热器；除霜气流经过与霜层换热后温度降低，经过第五换向阀后进入减压阀减压后，与增压风机送入高温高压气体冷却器冷端的气体混合后进入高温高压气体冷却器冷却气体。
[0022]进一步地，当快速融霜模式中冷凝
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复温换热器融霜阶段完成后，切换至辅助融霜换热器融霜阶段：
[0023]气流经过高温高压气体冷却器后，第一换向阀关闭辅助融霜换热器路阀门，主气流进入冷凝—复温换热器换热，同时除霜气体经过第四换向阀进入第三换向阀，然后进入辅助融霜换热器及管道进行融霜处理，进入辅助融霜换热器的融霜气流完成融霜后由第五换向阀经减压阀与增压风机送风混合后进入高温高压气体冷却器。
[0024]进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用高压尾气环控系统余能除霜的装置，其特征在于：第四换向阀(4)的出口分别与第一换向阀(1)、第三换向阀(3)、高温高压气体冷却器的第一进口相连，高温高压气体冷却器的第一出口与第一换向阀(1)相连，第一换向阀(1)的出口分别与冷凝
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复温换热器的第一进口、辅助融霜换热器的第一进口和第三换向阀(3)相连，冷凝
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复温换热器的第一出口、辅助融霜换热器的第一出口分别与第二换向阀(2)相连，第二换向阀(2)还与高压水分离器的进口连接，高压水分离器出口分别与增压
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制冷一体机的进口和减压阀连接，增压
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制冷一体机的出口与第三换向阀(3)连接，第三换向阀(3)还分别与冷凝
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复温换热器的第二进口和辅助融霜换热器的第二进口连接，冷凝
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复温换热器的第二出口和辅助融霜换热器的第二出口分别与第五换向阀(5)连接，第五换向阀(5)还与系统送风口和减压阀连接，减压阀还与高温高压气体冷却器的第二进口连接。2.一种基于权利要求1所述的利用高压尾气环控系统余能除霜的装置的除霜方法，其特征在于：包括常规融霜模式和快速融霜模式两种工况；当空气湿度相对较小，增压—制冷一体机出口压力能在一段时间内保持稳定或平缓增加时，开启常规除霜模式；当空气湿度较大、环控系统增压—制冷一体机出口压力在短时间内变化剧烈时，开启快速除霜模式。3.根据权利要求2所述的一种利用高压尾气环控系统余能除霜的装置的除霜方法，其特征在于：常规除霜模式包括冷凝
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复温换热器融霜阶段和辅助融霜换热器融霜阶段；快速除霜模式包括冷凝
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复温换热器融霜阶段和辅助融霜换热器融霜阶段。4.根据权利要求3所述的一种利用高压尾气环控系统余能除霜的装置的除霜方法，其特征在于：在常规融霜模式中的冷凝
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复温换热器融霜阶段时：第一换向阀(1)关闭冷凝—复温换热器侧管道，打开辅助融霜换热器侧管道及除霜侧管道，经过高温高压气体冷却器的初步冷却的气流大部分进入辅助融霜换热器进行换热。此时第二换向阀(2)冷凝—复温换热器侧管道关闭，辅助融霜换热器与高压水分离器侧之间管道打开，经过辅助融霜换热器换热的气流由第二换向阀(2)进入高压水分离器；除霜气流由第一换向阀(1)进入第三换向阀(3)，第三换向阀(3)将除霜气流送入冷凝—复温换热器及入口管道进行冷凝—复温换热器除霜，同时打开增压—制冷一体机出口及辅助融霜换热器之间管道，增压—制冷一体机出口气流由第三换向阀(3)进入辅助融霜换热器换热，进入辅助融霜换热器后的气流由第五换向阀(5)排出系统送风；除霜气流由第三换向阀(3)经过积霜管道后进入冷凝—复温换...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯予，王盛，张泽，张蓓乐，杨潇翎，陈良，陈双涛，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：