CN111674554A - 一种热回收式民用飞机客舱空气干燥系统 - Google Patents

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米毅
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孙丽蓉
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Abstract

本发明公开了一种热回收式民用飞机客舱空气干燥系统，至少由两级干燥和再生系统组成，其中每一级干燥和再生系统由过滤器、风扇、回热器、电加热器、硅胶转轮组成，其中过滤器的入口与货舱三角区的空气连通，过滤器的出口经过风扇后，其中一路通过硅胶转轮干燥区送入客舱，另一路依次经过回热器的冷端、电加热器、硅胶转轮再生区、回热器的热端后排出舱外。本发明空气干燥系统在普通硅胶转轮的基础上进行了改进，在一个转轮上采用两级除湿，可以分别对客舱前段和后段的空气进行干燥，减少了空气分配管路，结构更加紧凑，空间利用率更高；对再生空气的热量进行回收，系统能量效率比普通的转轮除湿系统更高，可将其运用于民用飞机上。

Description

一种热回收式民用飞机客舱空气干燥系统
技术领域
本发明属于民用飞机空气调节领域，具体涉及一种热回收式民用飞机客舱空气干燥系统。
背景技术
现代民用飞机的空调系统本身有降低空气湿度功能，但客舱乘客呼吸排出的水汽大约有30克每小时，以典型的A320飞机150座级计算，每小时客舱内将产生4.5kg水汽，如果再考虑乘务人员和厨房产生的水汽，客舱内空气的含湿量是相当大的。湿空气被客舱内饰表面和舱壁绝热层吸收后将增加飞机重量，长期服役后将导致飞机燃油消耗率增加。更严重的，湿空气凝结产生的冷凝水会腐蚀机体结构、损坏电气设备，降低飞机使用寿命。所以，需要对客舱空气进行除湿处理。
空气调节工业中一般将多孔性固体除湿材料(硅胶、活性炭、氯化物等)制作成转轮结构进行除湿。硅胶转轮的除湿机理：转轮干燥区表面的水蒸气分压力远低于湿空气中的水蒸气分压力，湿空气中的水蒸汽在压差的作用下被吸入干燥剂晶体内；干燥区吸湿后进入再生区，而再生热空气中的水蒸气分压力大于转轮再生区，水蒸汽在压差作用下又从干燥剂流向再生空气。
虽然转轮除湿效率高，但因为结构庞大且能量效率低，目前很少有民机上采用干燥系统，该系统在民机上还不属于必装项。国外专利大部分都聚焦于和民机客舱类似的车辆客舱，比如Cabin Air Desiccant Dehumidifier(舱内空气除湿机)，Air-conditioningsystem for cooling and drying air in passenger compartment of vehicle(车辆客厢冷风干燥空调系统)，而且提出的是整套空调系统，着重点并不在除湿。文献《民用飞机客舱干燥系统的性能分析》只是重点介绍了基本的硅胶转轮(再生区/除湿区＝3)的性能分析，并没有大的创新。
发明内容
本发明的目的是提供一种除湿效率高、热效率高、结构紧凑的热回收式民用飞机客舱空气干燥系统。
本发明的发明目的是通过如下技术方案实现的。
一种热回收式民用飞机客舱空气干燥系统，至少由两级干燥和再生系统组成，其中每一级干燥和再生系统由过滤器、风扇、回热器、电加热器、硅胶转轮组成，其中过滤器的入口与货舱三角区的空气连通，过滤器的出口经过风扇后，其中一路通过硅胶转轮干燥区送入客舱，另一路依次经过回热器的冷端、电加热器、硅胶转轮再生区、回热器的热端后排出舱外。所述至少由两级干燥和再生系统同时运行。
具体以两级干燥和再生系统为例：
其中一级过滤器的入口与货舱三角区的空气连通，一级过滤器的出口经过一级风扇后，其中一路通过硅胶转轮A区(干燥区)送入客舱后段，另一路依次经过一级回热器的冷端、一级电加热器、硅胶转轮B区(再生区)、一级回热器的热端后排出舱外；
二级过滤器的入口与货舱三角区的空气连通，二级过滤器的出口经过二级风扇后，其中一路通过硅胶转轮C区(干燥区)送入客舱前段，另一路依次经过二级回热器的冷端、二级电加热器、硅胶转轮D区(再生区)、二级回热器的热端后排出舱外。
所述硅胶转轮至少有四个面积相同的区域，干燥区和再生区相邻排列，如分为四个区A，B，C，D，所述A，C区为干燥区，B，D区为再生区。
所述硅胶转轮由转轮马达带动旋转，干燥区与再生区不断替换(A→B→C→D→A)，构成吸附除湿—加热再生循环。
本发明空气干燥系统在普通硅胶转轮的基础上进行了改进，在一个转轮上采用两级除湿，可以分别对客舱前段和后段的空气进行干燥，减少了空气分配管路，结构更加紧凑，空间利用率更高；对再生空气的热量进行回收，系统能量效率比普通的转轮除湿系统更高，可将其运用于民用飞机上。
附图说明
附图1为本发明热回收式民用飞机客舱空气干燥系统的原理图。
图中标号名称：1一级过滤器、2一级风扇、3一级回热器、4一级电加热器、5硅胶转轮、6二级过滤器、7二级风扇、8二级回热器、9二级电加热器、10转轮马达。
具体实施方式
如图1所示，本发明所述的一种热回收式民用飞机客舱空气干燥系统，包括一级过滤器1、一级风扇2、一级回热器3、一级电加热器4、硅胶转轮5、二级过滤器6、二级风扇7、二级回热器8、二级电加热器9、转轮马达10。
系统的两级干燥和再生系统同时运行。
一级风扇2从货舱三角区抽气并通过一级过滤器1滤去杂质，一部分气流进入硅胶转轮A区进行干燥吸湿处理，从转轮A区出来的空气送入客舱后段并分配至顶部，对客舱顶部空气进行干燥；另一部分气流则通过一级回热器3被初步加热后进入一级电加热器4再次加热，热空气送至硅胶转轮B区对转轮进行再生后送入一级回热器3进行废热利用，最终排除舱外。
二级风扇7从货舱三角区抽气并通过二级过滤器6滤去杂质，一部分气流进入硅胶转轮C区进行干燥吸湿处理，从转轮C区出来的空气送入客舱前段并分配至顶部，对客舱顶部空气进行干燥；另一部分气流则通过二级回热器8被初步加热后进入二级电加热器9再次加热，热空气送至硅胶转轮D区对转轮进行再生后送入二级回热器8进行废热利用，最终排除舱外。
硅胶转轮5由转轮马达10带动旋转，干燥区与再生区不断替换(A→B→C→D→A)，构成吸附除湿—加热再生循环。转轮的转速由系统控制器控制达到最佳干燥效果，系统的两个风扇给空气提供动力。

Claims (4)

1.一种热回收式民用飞机客舱空气干燥系统，其特征在于：至少由两级干燥和再生系统组成，其中每一级干燥和再生系统由过滤器、风扇、回热器、电加热器、硅胶转轮组成，其中过滤器的入口与货舱三角区的空气连通，过滤器的出口经过风扇后，其中一路通过硅胶转轮干燥区送入客舱，另一路依次经过回热器的冷端、电加热器、硅胶转轮再生区、回热器的热端后排出舱外。
2.根据权利要求1所述的一种热回收式民用飞机客舱空气干燥系统，其特征在于：所述至少由两级干燥和再生系统同时运行。
3.根据权利要求1或2所述的一种热回收式民用飞机客舱空气干燥系统，其特征在于：所述硅胶转轮至少有四个面积相同的区域，干燥区和再生区相邻排列。
4.根据权利要求3所述的一种热回收式民用飞机客舱空气干燥系统，其特征在于：所述硅胶转轮由转轮马达带动旋转，干燥区与再生区不断替换，构成吸附除湿—加热再生循环。
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