[发明专利]民机客舱湿特性快速确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种民机客舱湿特性快速确定方法，属于传热传质技术领域。

背景技术

(1)民机客舱湿特性确定

目前国际航空市场竞争激烈，舒适、经济、安全已经成为民机市场竞争的关键，以人为本的设计理念已经渗透到飞机研发、设计、市场竞争的各个环节。创造更为适人的客舱舒适性，是提升我国大型民机市场竞争力的关键技术途径之一。

高海拔巡航飞行时，客舱空气会变得非常干燥，尤其是长途飞行会使乘客暴露于低湿环境下而感到不适，在引起高原反应的同时伴有眼睛发干或受到刺激、鼻子发干或不灵敏、皮肤干燥或受到刺激等症状。在全面提高大型飞机舒适性背景下，提高客舱湿度已经成为必须面临的问题。

波音787机身采用复合材料，长期加湿不会对飞机造成腐蚀，因此在加湿系统作用下，可将空气湿度保持在15％以上，比当前洲际飞行的5～10％感觉更加舒适；欧盟的舒适客舱环境FACE计划也将改善客舱湿度作为提高舒适性的主要技术途径。但加湿也会带来隐患，如携带水会增加起飞重量、加湿器附近诱发生物体生长、高湿度会导致机舱内壁发生冷凝、滴水和湿气冻结等现象，造成腐蚀等安全问题，所以客舱湿度控制水平一直是安全性、经济性和舒适性三者的优化结果。因此，准确获悉客舱热湿随飞行包线的动态变化，对于客舱湿度控制和湿舒适性保证具有指导意义。

(2)传统材料传湿模型

民机客舱空气的保证是由飞机发动机引入的高空干燥新鲜空气经制冷系统(图1中101)制冷达到要求后分两部分：一部分供入驾驶舱，一部分与来自客舱的经过滤器(图1中103)过滤后的再循环空气在混合腔(图1中102)内混合后送入客舱，如图1。这样民机客舱湿度受到上述多个因素的影响，包括：新鲜空气含湿量、制冷系统除湿效率、再循环空气经过滤器的除湿效率、人员引起的增湿量、调压及泄漏引起的湿排除、飞机内部设施的湿脱除等。

一般民机客舱湿度变化模型经常忽略客舱内饰/内设施的吸收和脱附湿量，这会造成人体区域预测湿度过低。发明人经过多次随机测试发现，该项对客舱湿度影响明显，不能忽略，本文建立了等效虚拟湿源来考虑该项影响。综合考虑不同因素对客舱空气湿度影响，可以得到等效集总湿传递网络，如图2所示。

因此，民机客舱的湿度变化模型为：

式中：d_va为客舱含湿量，kg/kg干；m_air为客舱总干空气质量，kg干；t为时间，s；为加湿量，kg/s；ξ₁为加水量再入客舱的百分数，％；为人员产湿量，kg/s；ξ₂为和再入客舱的百分数，％；为新鲜空气量，kg/s；d_freshair为新鲜空气含湿量，kg/kg干；为再循环空气量，kg/s；η_fliter为再循环过滤器除湿率，％；为由于压力调节和泄漏排出空气量，kg/s；为由于水蒸气分压力差引起的客舱虚拟湿源(内饰/座椅等)与客舱空气的湿传递，kg/s。

上式中的确定对于客舱湿特性分析至关重要。

常规材料吸湿及脱湿模型多是基于多孔介质模型建立的。忽略相变等，飞机内饰设备等湿传递满足

∂(Cvm)dt=∂∂x(Dv∂Cvm∂x)]]>

材料表面与空气附面层湿传递满足

C_va|_{x＝材料表面}＝kC_vm|_{x＝材料表面}

附面层向主流空气的湿传递