공기 사이클 머신
Air cycle machine |
ACM(Air Cycle Machine)은 가압 가스 터빈 동력 항공기에 사용되는 환경 제어 시스템(ECS)의 냉동 장치다. 일반적으로 항공기는 이러한 ACM 중 두 개 또는 세 개를 가지고 있다. 각 ACM과 그 구성요소는 흔히 에어컨 팩으로 불린다. 공기 사이클 냉각 공정은 가스 사이클에서 프레온과 같은 상변화 물질 대신 공기를 사용한다. 냉매의 응축이나 증발은 관여하지 않으며, 이 과정에서 나오는 냉각된 공기 출력은 실내 환기나 냉각 전자 장비에 직접 사용된다.
역사
공기 사이클 기계는 19세기에 배에서 냉기를 공급하기 위해 처음 개발되었다. 이 기법은 역 브레이튼 사이클(가스터빈 엔진의 열역학 사이클)이며, 벨 콜먼 사이클 또는 "공기-표준 냉동 사이클"이라고도 한다.
기술적 세부사항
모든 냉동 사이클에서 볼 수 있는 일반적인 압축, 냉각 및 팽창은 ACM에서 원심 압축기, 2개의 공기 대 공기 열 교환기 및 팽창 터빈에 의해 이루어진다.
150 °C를 초과하고 32 psi(220 kPa)의 압력에서 엔진, 보조 동력 장치 또는 접지 공급원의 블리딩 공기는 1차 열 교환기로 유도된다.[1] 외부 온도와 압력의 외부 공기는 이 공대공 열교환기의 냉각재로 사용된다. 뜨거운 공기가 식으면 원심압축기에 의해 압축된다. 이 압축은 공기를 가열하고(이 지점의 최대 공기 온도는 약 250 °C이다) 2차 열 교환기로 보내지며, 이 교환기는 다시 외부 공기를 냉각제로 사용한다. 첫 번째 열 교환기를 통한 사전 냉각은 압축기로 들어가는 공기의 온도를 낮추기 때문에 ACM의 효율을 높인다. 따라서 주어진 공기량을 압축하는 데 필요한 작업(입력 가스의 온도가 상승함에 따라 일정한 비율로 가스를 압축하는 데 필요한 에너지)이 덜 필요하게 된다.
이 때 압축 냉각된 공기의 온도는 외부 공기의 주변 온도보다 다소 높다. 압축되고 냉각된 공기는 팽창 터빈을 통해 이동하며 팽창하면서 공기로부터 열을 추출하여 주변 온도( -20 °C 또는 -30 °C 이하) 이하로 냉각한다. ACM은 외부 공기 온도가 높은 경우에도 0°C 미만으로 냉각된 공기를 생산할 수 있다(항공기가 더운 기후에서 지상에 정지해 있을 때 경험할 수 있다).[2] 팽창 터빈에 의해 추출된 작업은 샤프트에 의해 전달되어 팩의 원심압축기와 지면 주행 중 열교환기를 위해 외부 공기를 흡입하는 입구 팬으로 전달된다. 램 공기는 비행 중에 사용된다. 에어컨 팩의 출력은 시스템에서 나오는 냉각된 공기의 압력에 비해 유입되는 블리딩 공기의 압력이 감소하여 발생한다. 일반적인 디퍼렌셜은 약 30psi 또는 210kPa에서 약 11psi 또는 76kPa까지입니다.[1]
다음 단계는 공기를 제습하는 것이다. 공기를 냉각시키는 것은 그것이 함유하고 있는 수증기를 응결시켜 안개로 만들었고, 이것은 사이클론 분리기를 사용하여 제거할 수 있다. 역사적으로 분리기에 의해 추출된 물은 단순히 배 밖으로 버려졌지만, 새로운 ACMs는 각 열 교환기에 대해 외부 공기 흡입구로 물을 분사하여 냉각수가 더 큰 열 용량을 갖게 하고 효율을 향상시킨다. (또한 그것은 활주로에 주차된 비행기에서 ACM을 가동하면 웅덩이가 남지 않는다는 것을 의미한다.)
이제 공기는 소량의 비조건 엔진 블리딩 공기와 혼합 챔버에서 결합할 수 있다. 이것은 공기를 원하는 온도로 따뜻하게 하고, 그리고 나서 공기가 실내나 전자 장비로 배출된다.
명명법
종류들
공기 사이클 기계의 유형은 다음과 같이 식별할 수 있다.
- 터빈과 팬으로 구성된 공통축의 단순 사이클
- 공통 샤프트에 터빈과 컴프레서로 구성된 2륜 부트스트랩
- 공통축의 터빈, 압축기, 팬으로 구성된 3륜
- 공통 샤프트에 터빈 2개, 압축기 및 팬으로 구성된 4륜/듀얼 스풀
축약형
이 장비는 PAC, 에어컨 팩 또는 A/C 팩으로 다양하게 언급되지만, 파생 및 의미에 대해서는 일관성과 동의가 부족하다.
- 팩. 패키지의 약어로, 공압 시스템과 비공기압 시스템에 모두 적용된다(Boing, Airbus, Embraer, Bambarmier 및 Lockhead).
- PAC는 승객 에어 컨디셔닝 또는 공압 에어컨을 의미하는 약어로서(후자는 적어도 하나의 비즈니스 제트 공급업체의 시스템 제어 패널에서 발견됨)
- 공압 공기 사이클 키트의 약어로서의 PACK
참고 항목
참조
- ^ a b Boeing. "Commercial Airliner Environmental Control System" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2011-05-24.
- ^ 영국 COT 사무국, 실내 공기 환경에 대한 토론서 2006-09-25 웨이백 머신에 보관
외부 링크
 | 위키미디어 커먼즈에는 에어컨 팩(항공기)과 관련된 미디어가 있다. |
- Major Kong (6 June 2013). "How Airliners Work - Pressurization". Daily Kos.
- 공기 사이클이란 무엇인가?
- 영국 정부 및 국립 보건국의 입법 및 지침(ACM 시스템 개략도는 5페이지로 스크롤)
