Обычно на самолете имеется два или три ACM. Каждый ACM и его компоненты часто называют блоком кондиционирования воздуха. В процессе охлаждения с воздушным циклом в газовом цикле вместо материалов с фазовым переходом, таких как фреон, используется воздух. При этом не происходит конденсации или испарения хладагента, а холодный отработанный воздух в результате этого процесса используется непосредственно для вентиляции кабины или охлаждения электронного оборудования.
Типичное сжатие, охлаждение и расширение, наблюдаемые в каждом холодильном цикле, выполняются в ACM центробежным компрессором, двумя воздухо-воздушными теплообменниками и расширительной турбиной.
Воздух от двигателей, вспомогательной силовой установки или наземного источника, температура которого может превышать 150°C и давление 32 фунта на квадратный дюйм (220 кПа), направляется в первичный теплообменник. В качестве хладагента в этом воздухо-воздушном теплообменнике используется наружный воздух при температуре и давлении окружающей среды. После того как горячий воздух остынет, он сжимается центробежным компрессором.
В результате сжатия воздух нагревается (максимальная температура воздуха в этот момент составляет около 250°C) и направляется во вторичный теплообменник, который снова использует наружный воздух в качестве хладагента. Предварительное охлаждение через первый теплообменник повышает эффективность ACM, поскольку оно снижает температуру воздуха, поступающего в компрессор, так что для сжатия заданной массы воздуха требуется меньше энергии (требуется меньше энергии, необходимой для сжатия газа на заданное количество). . Значение увеличивается с увеличением температуры газа на входе).
На этом этапе температура сжатого воздуха охлаждается до уровня, немного превышающего температуру наружного воздуха. Затем сжатый и охлажденный воздух проходит через расширительную турбину, которая отбирает тепло у воздуха во время расширения и охлаждает его до температуры ниже температуры окружающей среды (до -20°С или -30°С). ACM может производить воздух, охлажденный до температуры ниже 0°C, даже при высокой температуре наружного воздуха (что может наблюдаться при неподвижном самолете на земле в жаркую погоду).
Работа, извлекаемая расширительной турбиной, передается валом для вращения закрытого центробежного компрессора и всасывающим вентилятором, который всасывает наружный воздух в теплообменники при работе на суше. Набегающий воздух используется в полете. Мощность блока кондиционирования воздуха обусловлена перепадом давления входящего воздуха по сравнению с холодным воздухом, выходящим из системы. Типичные перепады находятся в диапазоне от примерно 30 фунтов на квадратный дюйм или 210 кПа до примерно 11 фунтов на квадратный дюйм или 76 кПа.
Следующий этап – осушение воздуха. Охлаждение воздуха конденсировало имеющийся водяной пар и превратило его в туман, который можно удалить с помощью циклонного сепаратора. Исторически сложилось так, что вода, отбираемая сепаратором, просто выбрасывалась наружу, но новые ACM распыляют воду в воздухозаборники наружного воздуха для каждого теплообменника, что дает охладителю большую теплоемкость и повышает эффективность (это также означает, что внедрение ACM в самолете припарковался на асфальте, с ямы не выезжает.).
Теперь воздух можно смешивать с небольшим количеством некондиционированного воздуха двигателя в смесительной камере. При этом воздух нагревается до желаемой температуры, а затем воздух подается в салон или в электронное оборудование.
