Hava Çevrimli Soğutma Sistemleri (ACCS) Hakkında Dikkate Alınması Gereken Önemli Hususlar
- Hava çevrimli soğutma sistemi, esas olarak ana motor kompresöründen gönderilen havadan beslenir. Hava, bir kompresörü veya fanı çalıştıran bir hava türbini aracılığıyla yayılır ve böylece ısı enerjisi faydalı bir amaç için kullanılır.
- Düşük hızlı uçuşlarda kabin soğutması için gereken entegre soğutma ve basınçlandırma ihtiyaçları, hava çevrimi sistemleri ile avantajlı bir şekilde karşılanabilir. Sonuç olarak, çoğu pervaneli ve jet motorlu uçaklarda soğutma ve basınçlandırma için hava çevrimi sistemleri kullanılmaktadır.
- Yüksek irtifalarda yüksek hızda uçuş sırasında maksimum soğutma gereklilikleri, maksimum basınçlandırma gereklilikleri ile çakışır.
- Yüksek ısı yükü içeren herhangi bir uygulamada, soğutma için yüksek düzeyde hava akışı gerekir. Bu da büyük çaplı kanalları ve yüksek düzeyde darbe etkili hava direnci ayarlaması gerektirir. Bir jet motorundan gelen tahliye havası kullanılırsa, gerekli olan yüksek kütle akışı, yüksek yakıt tüketimine neden olacaktır. Bu nedenlerden dolayı hava çevrimi sisteminin sınırları vardır.
- Hava çevrimi sisteminin bir başka sınırı da türbin çıkış sıcaklığının donma noktasına düşmesi halinde aşağı yönde akış hava kanallarında buzlanma meydana gelebilmesidir.
Hava aracının hava çevrimli soğutma sisteminin Termodinamik Değerlendirmesi (ACCS)
Hava Taşıtları Hava Çevrimli Soğutma Sistemlerinin (ACCS) Termodinamik Değerlendirmesi
Tipik bir önyükleme hava çevrim makine süreci şekil 3’teki gibi sıcaklık-entropi diyagramı olarak çizdirilebilir.
- Uçak uçarken ortam havasının ilk sıkışması darbe etkili hava (ram) etkisinden kaynaklanır. Çarpan hava etkisi 1 ve 2 numaralı satırlarda gösterilmektedir. Nokta 1, harici ortam havasının statik sıcaklığını ve basıncını temsil ederken nokta 2i, P2i basıncına ve T2i- sıcaklığına izentropik sıkıştırmadan sonraki durumu gösterir. ACM'yi çalıştırmak için gereken ilk basınçlı hava, Şekil 4'te gösterildiği gibi uçak motorundan tahliye edilen havadan gelir. Bu ilk sıkıştırma tahrik türbini kompresöründe süreç 2-3a'da gerçekleşir.
- Hava aracı tahliye sistemi başlangıçta Şekil 4'te gösterildiği gibi basınçlı havanın sıcaklığını ve basıncını kontrol eder. Hava çevrim makinesine sağlanan basınçlı havanın durumu, Şekil 3'te gösterilen T vs s diyagramındaki 4a noktasında ve ayrıca Şekil 4'te (birincil ısı eşanjörü girişi) gösterilmektedir. Havalı sistem ön soğutucusundaki (3a-3b) sıcaklık düşüşü bir performans kaybı oluşturmaz ancak havalı basınç kontrol valfindeki (3b-4a) basınç düşüşü, soğutma etkisinde kayba neden olur.
- 4a-4b sürecinde çalışma sıvısı (hava), ACM birincil ısı eşanjörü tarafından soğutulur. Akışkan sürtünme süreci dikkate alınmazsa P4a basıncı P4b'ye eşit olur.
- 4a-4b soğutma işleminden sonraki sıcaklık, ortam havasının durgunluk ısısı T2'den daha yüksek olmalıdır. Bu, çalışma akışkanının ısı değişimi yoluyla T2'nin altındaki bir sıcaklığa düşürülemeyeceği anlamına gelir.
- Bu süreçte 5-6 çalışma sıvısı (hava), ACM ikincil ısı eşanjörü tarafından soğutulur. Akışkan sürtünme süreci hariç tutulursa P5 basıncı P6'ya eşit olur.
- En büyük sıcaklık düşüşü, hava çevrim makinesinin türbininde (genleştirici) hava genleştiğinde meydana gelir. (bkz. Şekil 4). İzentropik süreçte, genleşme sürecinin sonundaki durum T vs s diyagramında 7i noktası ile gösterilmektedir (Şekil 3). Gerçek koşullar için P7i = P7 basıncı, dış ortam basıncından daha yüksek olan uçak basınçlı kabin (Pcabin) basıncının biraz üzerindedir. Bu nedenle çalışmada, hava dağıtım kanallarındaki basınç düşüşü hariç tutularak P7 = Pcabin olduğu varsayılmıştır.