Материал: teplo_2012

Турбохолодильная установка (ТХУ) предназначена для охлаждения кабины при полете на сверхзвуковых скоростях, а также для обогрева кабины при полете на больших высотах. Состоит из следующих основных частей

(рис. 5.11):

-турбохолодильника с вентилятором;

-радиатора с входной и выходной камерами и коллекторами;

-патрубка с ограничителем давления.

Рис. 5.11. Турбохолодильная установка

156

Турбохолодильник служит для дальнейшего охлаждения воздуха, поступающего из радиатора, вращает вентилятор, который всасывает атмосферный воздух. Имеет следующие части:

–корпус с сопловыми лопатками турбины, направляющим аппаратом вентилятора и системой смазки опоры вала;

–вал с консольно насаженными ротором турбины и крыльчаткой вентилятора;

–крышку турбины для подвода воздуха;

–крышку вентилятора для отвода потока с закруткой.

Радиатор служит для охлаждения воздуха, поступающего из компрессора, воздухом, всасываемым вентилятором из атмосферы, и имеет следующие части:

– двухсекционный корпус с входной и выходной камерами и коллекто-

рами;

–радиаторный элемент;

–сетку на входе охлаждающего воздуха.

Радиатор выполнен по схеме (рис. 5.12) перекрестного тока, двухходовой по охлаждающему и охлаждаемому воздуху.

Радиатор от аналогичной турбохолодильной установки представлен на стенде отдельно. Имеет следующие основные части:

–корпус;

–радиаторный элемент с ребристыми поверхностями.

Радиатор ТХУ выполнен по схеме перекрестного тока, одноходовой по охлаждающему и охлаждаемому воздуху.

Рис. 5.12. Схема двухходового перекрестного тока

157

Корпусом радиатора является сварная трехсекционная коробка с выштамповками. В межсекционном пространстве находятся болты, которые стягивают стенки корпуса. Усиление корпуса выштамповками и болтами необходимо для того, чтобы не было разрыва или деформации корпуса, так как воздух, отбираемый из компрессора, имеет достаточно высокую температуру и давление. Между секциями корпуса вварен радиаторный элемент, где воздух, отбираемый из компрессора, охлаждается атмосферным воздухом. Площадь теплообмена радиаторного элемента увеличена ребрами, выполненными из фольги в форме зигзагов.

Патрубок с ограничителем давления (макет ТХУ) предназначен для подвода воздуха из компрессора, а также регулировки давления. Состоит из следующих частей:

–патрубка с фланцами и кронштейнами;

–дроссельной заслонки, которая перекрывает проходное сечение при повышении давления;

–механизма поворота дроссельной заслонки.

Принцип работы ТХУ состоит в следующем. Охлаждаемый воздух, всасываемый вентилятором, через стенку попадает в первую половину радиатора, затем в коллекторе меняет свое направление на 180°, проходит через вторую половину и удаляется вентилятором.

Охлаждаемый воздух, подаваемый из компрессора с достаточно высоким давлением и температурой, проходит через дроссельную заслонку ограничителя давления, попадает в первую половину радиатора, затем в коллекторе меняет направление на 180°, проходит через вторую половину, а из нее попадает в турбину, где при расширении еще больше охлаждается. После этого воздух с пониженным давлением и температурой поступает в кабину. При достаточно низкой температуре охлаждаемый воздух может сразу поступать в кабину, минуя турбохолодильник.

Жидкостно-воздушные испарители. Примером, когда теплоноситель меняет свое агрегатное состояние, является водовоздушный испаритель,

158

предназначенный для испарения воды. Состоит из следующих основных час-

тей (рис. 5.13):

–корпуса 1 с заливной горловиной и патрубком выхода паров воды;

–испарительного элемента 2 с воздушньми патрубками коллекторами;

–резинового мешка 3.

Водовоздушный испаритель (рис. 5.13) предназначен для испарения залитой воды горячим воздухом, проходящим через двухходовый испарительный элемент.

Корпус 1 водовоздушного радиатора-испарителя представляет собой сварную коробку с залитой горловиной, выходным патрубком для паров воды, сливным штуцером и приваренным фланцем для паров воды, сливным штуцером и приваренным фланцем для установки испарительного элемента.

Рис. 5.13. Схема (а) и фотография водовоздушного испарителя (б)

Испарительным элементом 2 являются U-образные латунные трубочки, которые приварены к фланцу. Воздух поступает через входной патру- бок-коллектор в испарительный элемент, отдает тепло воде и удаляется через выходной патрубок-коллектор, испарившаяся вода поступает к потребителю.

159

Аналогичный принцип действия имеет аммиачно-воздушный испаритель, схема и фотография которого представлена на рис. 5.14. Компактность таких аппаратов составляет 400…600 м2/м3.

Рис. 5.14. Аммиачно-воздушный испаритель: а – схема; 1 – корпус, 2 – испарительные элементы, 3 – сепаратор капель, 4 – сетка; б – общий вид

Вращающийся регенератор малоразмерного газотурбинного двига-

теля (ГТД). Теплообменные аппараты, использующиеся для утилизации (возвращения в цикл) теплоты выхлопных газов газотурбинных установок, называются регенераторами. В малоразмерных ГТД (транспортных, вертолетных, танковых) может использоваться вращающийся дисковый регенера-

тор (рис. 5.15).

Вращающийся дисковый регенератор предназначен для подогрева сжатого в компрессоре воздуха за счет тепла выхлопных газов. Подогретый воздух поступает в камеру сгорания ГТД и для достижения расчетной температуры на выходе из камеры сгорания требуется сжигать меньшее количество топлива, чем в двигателе без регенерации. При этом экономичность ГТД повыша-

ется на 20…35%.

Вращающийся дисковый регенератор имеет жесткий металлический каркас, образованный верхней 1 и нижней 2 пластинами с отверстиями, цилиндрическими стаканами (трубками) 3, центральной 4 и периферийной 5 обечайками. В ячейки, образованные стаканами, устанавливаются теплоакку-

160