Warum wird die Druckluft (von Motorkompressoren) aus der Hochdruckstufe (HP) statt aus der Niederdruckstufe (LP) entnommen?

Aus dem Verdichterteil des Triebwerks kommend wird die Zapfluft zum Vorkühler geleitet. Auch Luft aus dem "Niederdruck"-Teil muss gekühlt werden, bevor sie der Klimaanlage zugeführt wird. Hier ist ein Vorkühler von einem CitationJet:

Die Seite mit diesem Bild stellt fest, dass die Zapfluft "heiß genug ist, um die Isolierung zu schmelzen und die Wärmebehandlung von Aluminiumlegierungen zu verändern". Der Vorkühler reduziert die Temperatur dieser Luft und reguliert den Druck zum Packsystem.

Wenn sich das Triebwerk in niedrigen Leistungseinstellungen befindet, wird Zapfluft aus dem Hochdruckabschnitt entnommen. Der Motor muss so schnell laufen, dass genügend Druck für das ordnungsgemäße Funktionieren des Entlüftungssystems vorhanden ist.

Sobald das Triebwerk eine höhere Leistungseinstellung erreicht, wird die Zapfluft aus dem Niederdruckabschnitt entnommen. Bei höheren Motordrehzahlen hat diese Luft immer noch den erforderlichen Druck, um das Entlüftungssystem zu betreiben.

Da das Entlüftungssystem zum Betrieb einen Mindestdruck benötigt, wird durch das Komprimieren der Umgebungsluft auf diesen Druck immer eine gewisse Wärmemenge hinzugefügt.

Hier ist ein Diagramm des Entlüftungssystems, um zu veranschaulichen, was vor sich geht. Beachten Sie, dass die Luft auch nach dem Durchgang durch den Vorkühler immer noch heiß genug ist, um als Flügel-Eisschutz verwendet zu werden.

Hier kommen mehrere Prinzipien zusammen:

1. Die Druckluft erfüllt ihre Aufgabe ähnlich wie die Gase in Ihrem Kühlschrank. Durch das Komprimieren eines Gases wird es erwärmt, durch das Ausdehnen wird es wieder abgekühlt.
2. Ein Wärmetauscher kann proportional kleiner sein, wenn die Wärmedifferenz zwischen den beiden wärmetauschenden Medien größer ist.
3. Motoren sind so ausgelegt, dass etwas Luft abgelassen werden kann.

Wenn Sie das komprimierte Gas kühlen, wird es sehr kühl, sobald es sich ausdehnt. Wenn Sie Luft aus den HP-Stufen entnehmen, wird es heißer und es wird ein kleinerer Kühler benötigt, um die gleiche Wärmemenge abzuführen, verglichen mit weniger komprimierter Luft aus den LP-Stufen. Gleiches gilt, wenn diese Luft entspannt und zur Kühlung verwendet wird. Mit dieser sehr kalten, expandierten Luft können Sie viel Wärmeenergie abführen und den Wärmetauscher klein und leicht halten. Auch hier würde die Verwendung von weniger kalter Luft einen proportional größeren Wärmetauscher erfordern.

Für jede Kompressorstufe gibt es einen optimalen Massenstrom bei einer bestimmten Drehzahl, wo es am besten funktioniert. Je nach Betriebsbedingungen wird die Leistung verbessert, wenn etwas Luft abgelassen wird. Ich weiß, das ist eine sehr allgemeine Aussage, aber ich möchte nur klarstellen, dass das Ablassen von Luft nicht immer der Leistung schadet.