¿Por qué el aire comprimido (de los compresores del motor) se toma de la etapa de alta presión (HP) en lugar de la etapa de baja presión (LP)?

Procedente de la sección del compresor del motor, el aire sangrado se envía al preenfriador. Incluso el aire de la sección de "baja" presión debe enfriarse antes de enviarse al sistema de aire acondicionado. Aquí hay un preenfriador de un CitationJet:

La página con esa imagen señala que el aire sangrado es "lo suficientemente caliente como para derretir el aislamiento y alterar el tratamiento térmico de las aleaciones de aluminio". El preenfriador reduce la temperatura de este aire y regula la presión al sistema de empaque.

Cuando el motor está en configuraciones de baja potencia, el aire de purga se toma de la sección de alta presión. El motor debe funcionar lo suficientemente rápido como para proporcionar suficiente presión para que el sistema de purga funcione correctamente.

Una vez que el motor alcanza una configuración de potencia más alta, el aire de purga se toma de la sección de baja presión. A velocidades más altas del motor, este aire todavía tiene la presión necesaria para hacer funcionar el sistema de purga.

Dado que el sistema de purga necesita una presión mínima para funcionar, comprimir el aire ambiente a esta presión siempre agregará una cierta cantidad de calor.

Aquí hay un diagrama del sistema de purga, para ayudar a visualizar lo que está pasando. Tenga en cuenta que incluso después de que el aire pasa por el preenfriador, todavía está lo suficientemente caliente como para usarse como antihielo en las alas.

Varios principios confluyen aquí:

1. El aire a presión hace su trabajo de manera similar a los gases dentro de su refrigerador. Comprimir un gas lo calienta y expandirlo lo enfría nuevamente.
2. Un intercambiador de calor puede ser proporcionalmente más pequeño si la diferencia de calor entre los dos medios que intercambian calor es mayor.
3. Los motores están diseñados para purgar algo de aire.

Si enfría el gas comprimido, se enfriará mucho una vez que se expanda. Si toma aire de las etapas HP, estará más caliente y necesitará un radiador más pequeño para eliminar la misma cantidad de calor en comparación con menos aire comprimido de las etapas LP. Lo mismo ocurre cuando este aire se expande y se usa para enfriar. Puede llevarse una gran cantidad de energía térmica utilizando este aire expandido muy frío y puede mantener el intercambiador de calor pequeño y liviano. Nuevamente, usar menos aire frío requeriría un intercambiador de calor proporcionalmente más grande.

Para cada etapa del compresor hay un flujo másico óptimo a una velocidad de rotación dada donde funciona mejor. Según las condiciones de funcionamiento, el rendimiento mejorará si se purga algo de aire. Lo sé, esta es una declaración muy general, pero solo quiero dejar claro que la pérdida de aire no siempre perjudica el rendimiento.