飞机舱中空调系统的工作原理：飞机空调系统工作原理

凡是乘坐过飞机的人都会有这样的感觉皮肤干燥，非常容易口渴。这是何故呢?原来都是由于机舱中的空调使然。通常情况下，由于高空中的气温很低，常常可达到零下几十摄氏度。然而令人们感到不可思议的是在如此低的温度下，飞机上的空调却仍然在制冷。下面我们就谈谈这个问题。

一、热力学第一定律

对于一个物体，若它既没有吸收热量，也没有放出热量，那么外界对它做多少功，它的内能就增加多少；如果它既没有对外做功，也没有其他物体对它做功，那么它从外界吸收多少热量，它的内能也就增加多少；若它既吸收了热量，外界又对它做了功，那么物体内能的增量就等于它吸收的热量和外界对它做的功之和。

如果用△U表示物体内能的增量，Q表示物体吸收的热量，W表示外界对物体所做的功，则有△U=Q+W。上式表示出了物体内能的变化量与功、热量的定量关系，此即为热力学第一定律。

二、高空中的气温变化规律

要了解高空中的气温变化规律，首先要弄清楚什么是气团。所谓气团是指温度、湿度和其他许多物理性质基本相同的大范围的空气团。一般说来，气团所占的空间很大，其平均范围在几百到数千千米，竖直厚度可达几千米至十几千米。气团是大量的空气长时间停留在某一地区形成的。因此它的物理性质主要是由该

地区的地理环境和地表性质所决定的。正是由于气团很大，所以其边缘部分与外界的热交换对整个气团没有明显的影响，即可以把热力学第一定律中的Q认为是零，因此气团内能的增加(减少)就等于外界对它做功的多少(或它对外界做功的多少)，即△U=W。

由于阳光烤暖了大地，地表又使得低层的气团温度升高，密度减小，因此会上升。低层的气团在上升的过程中又会不断地膨胀，排挤周围的空气，从而会对外做功，内能减小，温度降低。正是由于这个原因，使得距地面越高的地方，空气的温度越低。对于干燥的空气，大约每升高1 km，温度约降低7℃左右。这样，同学们也就不难推算出，对于万米的高空来说，通常其气温大约在-50℃。

三、高空中的气压变化规律

大家都知道，某处的气压值应等于该处单位面积上大气柱的重力。又因大气层有一定的高度范围，因此对于高度越高的地方，压在其上面的空气柱也就越短，该处的大气压也就越低。这也就不难理解为什么大气压总是随着高度的增加而减小。实验测得，海平面的大气压约为013×102kPa，而在5 km的高空，大气压约为50.5 kPa。

一般在低层大气中，上升相同的高度气压降低的数值会大些，在高层空气中大气中，上升相同的高度气压降低的数值则会小些，这是因为低层的大气密度大、高层的大气密度小的缘故。据测量，在近地大气层中，每升高100 m，大气压平

均降低约26 kPa，在高空则比该数值小些。空气密度大的地方，大气压随高度降低得快些；空气密度小的地方，大气压随高度降低得则慢些。

当飞机在万米以上的高空飞行时，大气压约为30 kPa，即大约只有海平面气压的30％左右，为了能让乘客有一个舒适的环境，飞机在高空时必须使用空气压缩机把空气从舱外不断压进机舱。根据热力学第一定律，外界对气体做功，使物体的内能增加，温度升高。如果不使用空调的话，机舱内的温度就有可能达到50℃以上，在这样的温度环境中。人们是无法承受的。

三、机舱中空调的工作原理

由于高空中是低温、低压，乘客显然是不能在如此“恶劣”的环境中旅行的，为此就必须有一套空气调节系统对此进行调节，以确保乘客安全和正常的旅行生活。供应机舱的压缩空气就来自于飞机喷气发动机的压气机，外界空气在流经压气机的过程中，因其被加压，会变得很热。有一部分热空气被引出来供给机舱。这部分热空气首先由发动机吊架上的热交换器冷却，然后流经机翼中的管道，接着由客舱地板下面的空气主调节装置进一步冷却。冷却后的空气流入一个气室，与几乎等量的来自客舱经过高度过滤的空气相混合，混合后的空气通过管道被引到客舱，从客舱顶部的出气口流出，最后经客舱两侧的地板格栅排出，或者在有些飞机上，经仓顶排气口排出。排出的空气从客舱地板下面流入机身底层。气流连续不断地循环，迅速稀释气味，同时维持适当的客舱温度。客舱空气系统使得客舱中的空气循环是连续的，空气在客舱中源源不断地流进和流出。

客舱有很高的空气交换率，仅仅在两三分钟的时间内，客舱内的全部空气就会被进来的外界空气和过滤空气的混合气体所替换(具体的时间间隔取决于飞机的大小)，每小时换气20-30次。

通过上面的分析，大家不难得知，飞机在高空中飞行时，由于要进行空气交换，客舱空气系统中空气主要调节装置(飞机空调)的作用不是使空气升温，而是使空气降温。