Турбохолодильник – лучший друг в жаркий день
Кто сидел и летал на самолёте в жару – знает, что внутри почти всегда прохладно. А кто сидел в жару в заглушенном автомобиле – знает, что там жарко как в адской печи, даже если крыша белая.
Как же получается охладить огромный самолёт, когда кондиционер – машина весьма тяжёлая, а на самолёте каждый килограмм на счету? Дело в том, что там не обычный бытовой или автомобильный кондиционер на фреоне, а совсем другой. На брюхе самолёта можно заметить воздухозаборники:
Кто-то думает, что вентиляция в полёте идёт через них – мол, силы скоростного напора хватает, чтобы на высоте поддерживать давление в гермокабине. Эти заборники действительно имеют отношение к системе кондиционирования, но воздух идёт совсем из других источников. Да и на земле этими заборниками много не зачерпнёшь.
За ними скрывается воздухо-воздушный радиатор (ВВР):
Воздух отбирается от компрессоров двигателей (а компрессор – чуть ли не половина двигателя, самая сложная его часть, он показан в этой статье Двигатель регионального лайнера СССР – Як-40 ) и подаётся в салон. Однако после компрессора воздух горяч – до 300 °С. Как такой подавать в салон? Поэтому сперва воздух охлаждается в ВВР. Но никакой радиатор не может охладить воздух до температуры ниже окружающего воздуха, а в салоне прохладно в жару. Значит, после ВВР есть ещё одна ступень охлаждения. Вот узел охлаждения воздуха Ту-154, вид спереди, виден радиатор:
И сбоку:
За ВВР показан некий ТХ – это турбохолодильник, обозначенный на схеме кругом с буквой Т. Вот вид сзади:
Такие машины используются не только в авиации – вот, например, турбодетандер для метана:
Газ высокого давления с температурой –40 °С он охлаждает до –100 °С, это одна из ступеней охлаждения для сжижения метана. Сердце этой машины – небольшое колесо центростремительной турбины:
Внутри него – расширяющиеся каналы, газ по которым движется от периферии к центру, по пути расширяясь:
А при расширении газ, как известно, вместе с давлением теряет и температуру, это подробно рассказано в статье: «Орешник» нагревается от трения о воздух? Наоборот! Аэродинамика диких скоростей
Регулируется турбодетандер поворотными сопловыми лопатками на входе в колесо:
Но целиком про этот агрегат можно почитать в другой статье https://dzen.ru/a/aOy0uSmceAgQdx-T , метановая тема за рамками авиационной. На самолёте тот же принцип – воздух от двигателей охлаждается в ВВР, благо тот не имеет движущихся частей и весьма надёжен, а если не хватает ВВР – то в работу включается ТХ. В промышленности принято называть эти машины турбодетандерами – это международное название, в советской авиации они зовутся турбохолодильниками.
Конечно, в системе кондиционирования воздуха и помимо турбохолодильников агрегатов хватает – пневмосистема весовой подачи, регуляторы избыточного давления и другие:
Подробно про них – в цикле статей о Ту-154 https://dzen.ru/a/aOx-qLTRIGsAMpUl , а здесь – только фотографии. Заслонка отбора воздуха – ЗОВ:
Выключатели отбора:
Первичный радиатор, стоящий в хвосте, у двигателей:
Командные агрегаты ПСВП:
Вывод трубопроводов в носок крыла:
Глушитель шума:
