基于湿空气理论和焓湿图分析飞行器内空气处理过程

《基于湿空气理论和焓湿图分析飞行器内空气处理过程》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、基于湿空气理论和焓湿图原理分析飞行器内空气处理过程任海杰（哈尔滨工业大学能源学院能源与动力工程专业，学号1140240532；手机号：18245019409，E-mail：838847129@qq.com）摘要：本文基于湿空气理论和焓湿图对飞行器内的空气处理过程进行简单的分析。文中会详细讨论飞行器内空气处理过程中的因素，如空气温度和空气湿度等。湿度控制与温度控制密切相关。相对湿度本身就是温度的函数；湿度控制系统产生的余热要通过温控系统排出，湿度控制系统所需要的冷却剂也要由温控系统提供；所以，在设计湿度控制系统时必须与温控系

2、统综合考虑，才能获得满意的效果。关键词：飞行器，空气处理，座舱，空气温度，空气湿度一．引言就飞行器的研究而言，其中一个极为重要的部分便是保证机内人员的舒适性。飞行器座舱内空气的流动及传热特性研究是飞行器环境控制系统(EnvironmentalControlSystem，简称ECS)一个重要的研究领域，涉及的范围非常广泛，包括吃行器空气调节系统、人体热舒适性、改善空气品质、合理利用能源以及降低气流噪动等多个研究方向。将座舱内空气的温度、湿度、速度、压力和洁净度保持在允许的范围内，是保证人体舒适性以及机载电了仪器、设备正常工作

3、的必要条件。可以说影响座舱舒适性的因素很多，其中热舒适性是目前急迫要解决的问题之一。因此在飞行器的空气处理过程，空气温度和湿度的处理显得十分重要。故通过建立简化模型，利用CFD软件，可计算得到不同情况下座舱内的空气热力学特性参数(如平均温度、平均速度、舱壁平均对流换热系数和舱壁传热量等)。二．系统原理或工作原理1.焓湿图原理工程中常采用根据湿空气状态参数问的关系绘制成的焓湿图来表征空气状态，分析其热力过程，空气处理过程中的调节方式以及过程中的能量交换可以在焓湿图上表示。焓湿图是在一定大气压力Pb下，以湿空气的焓与含湿量的计

4、算公式为基础，以lkg干空气组成的湿空气为基准，分别以温度t和含湿量d为纵、横坐标绘制而成的，湿空气的主要状态参数如含湿量d,烩h，干球温度t，相对湿度等诸多状态参数都集中显示在该图之中。利用该图，不仅可以查状态点的参数，还可以用过程线将多种空气处理过程直观表示出来。但是长期以来，无论是在教学、科研还是工程实践中，大部分学生、教师和工程技术人员都采用手工查图方式，在计算机中利用辅助设计软件生成焓湿图，经查表后得出状态参数，然后在焓湿图上标注状态点并连线，以体现各种复杂多变的空气处理过程。2.飞行器空气处理中的因素正如前文所

5、讲，飞行器中的空气处理对飞行器而言至关重要。下面讲考虑飞行器空气处理的主要因素，如空气温度和湿度等。空气温度指的是室内环境的干球温度，它直接影响人体与环境之问的对流换热和辐射换热，被认为是影响人体热舒适度的主要因素。P.O.Fanger教授认为，气流速度从两方面影响着人体与环境之问的换热:一方面，它通过影响人体表面与空气的对流换热系数来影响人体与环境之问的对流换热量;另一方面通过影响空气的蒸发能力，影响人体的蒸发散热量。空气相对湿度对热舒适的影响与空气温度有关。人体处于热舒适状态时，皮肤干燥，人体的蒸发散热率只与汗液分泌率

6、有关，与空气相对湿度无关;空气温度较高时，相对湿度就成为人体热舒适性的主要影响因素。通常认为，空气相对湿度处于30%~70%范围内时，对热舒适度的影响很小，可以忽略不计。近年来，国外的学者对空气相对湿度进行了进一步研究。比如，在ASHRAE规定的舒适区范围内(空气温度为240℃~260℃)，确定湿度的上限。此外还研究了热湿环境下人体对空气湿度的感觉、吹风感以及热感觉、热舒适感觉，给出了高温高湿环境下的人体热反应规律，提出了一个可用来预测热湿环境下人体热舒适度的数学模型。对飞行器内的空气处理，可类比空调房间的气流组织。即主要

7、指的是采用合适的送风口和回风口形式、位置、数量、规格以及送(回)风量、温度、速度等，使工作区内的空气温度、速度、湿度、洁净度等能够满足工艺要求和人们对于热舒适感的要求。气流组织主要通过气流温度场和速度场来影响人体的热舒适感。对气流组织好坏评价的指标有多种，如空气分布特性指标、温度不均匀系数、速度不均匀系数、投入能量利用系数、符合给定条件测定比例数等。对气流组织性能的评价不仅要考虑工作区内气流形成的温度场、速度场能否满足人体舒适性和卫生要求，还要考虑能否消除余热、降低建筑物能耗。三．飞行器座舱热载荷计算座舱热载荷指的是座舱内

8、空气温度、湿度恒定时，单位时问内传入(或传出)的净热量。它是对座舱空气流动和传热进行数值模拟时重要的边界条件，其计算准确度直接影响到飞行器空气调节系统设计的合理性及其他性能，是保证飞行员舒适性、确保飞行安全的一个重要方面。在不同的工作条件下，座舱热载荷的大小不同，需从舱内人员舒适性、飞行器质量及性能代偿