《工程热力学》压气机实验指导书

《工程热力学》实验：

压气机性能实验

一、 实验目的：

1、了解压气机结构和工作原理；

2、 掌握指示功、压缩指数和容积效率的基本测试方法；

3、 对使用微机采集、处理数据的全过程和方法有所了解。

二、 实验设备：

DF-18型制冷系统实验台 三、 实验原理：

1、实验装置及测量系统：

本实验装置主要由压气机和与之配套的电动机以及测试系统组成。测试系统包括压力传感器、动态应变仪、放大器、A/D 板、微机、绘图仪及打印机，详见图1所示。

图 1 压气机实验系统

1- 压气机 2-压力传感器 3-飞轮 4-电磁传感器 5-吸气阀 6-压力表 7-排气阀 8-储气罐

压气机型号：Z-0.03/7

汽缸直径：D=50mm ，活塞行程L=20mm 连杆长度：H=70mm ，转速：n=1400转/分

为了获得反映压气机性能的示功图，故在汽缸头安装了一个应变式压力传感器，供实验时输出瞬态压力信号。该信号经桥式整流后送至动态应变仪放大；对应着活塞上止点的位置，在飞轮外侧粘贴着一块磁条，从电磁传感器上取得活塞上止点的脉冲信号，作为控制采集压力的起止信号，以达到压力和曲柄转角信号的同步。这二路信号经放大器分别放大后送入A/D 板转换为数字量，然后送入计算机，经计算机处理便得到了压气机工作过程中的有关数据及展开示功图。

根据动力学公式，活塞位移量x 与曲柄转角α有如下关系：

)

2cos 1(4

)cos 1(αλ

α-+

-=R x

式中：

α—曲柄转角；

λ—曲柄连杆长度比。

H

R =

λ 式中：

R —曲柄半径； H —连杆长度。

2、指示功(Li )和指示功率：

指示功——压气机进行一个工作过程，活塞对气体所做的功，记作Li 。显然其功量就是P-v 图上过程线所包围的面积。即：

?=

pdv Li （kgf-m ）

该面积可用面积仪测得，不过在使用P-v 图时应注意：其纵坐标是以线段长度表示压力值，而横坐标则表示活塞的位移量（x ）、故所测的面积都需要经过换算才

能得到功的数值，其具体换算如下：

22110-???=K K S Li （kgf-m ）

式中：

S —由测面仪测定的面积（mm 2）； K 1—单位长度代表的容积（mm 3/mm ）；

gb LD K 42

1π=

式中：

L —活塞行程（mm ）；

gb —活塞行程的线段长度(mm)。

K 2—单位长度代表的压力（at/mm ）。

fe p

K =

1

式中：

p —工作时的表压力（at ）；

fe —表压力在纵坐标上对气体所做的功（Ni ），

可用下式表示：

60102/??=n L N i i （KW ）

式中：

n —转速（转/分）。

3、平均多变指数(n 0)：

压气机的实际压缩过程介于定温压缩与定熵压缩之间，过程指数在压缩过程中不断变化，根据压气机的理论轴功和气体压缩功的关系，可求得平均的多变指数（n 0）:

?

?-=

2

1

2

10pdv

vdp

n

在P-v 图上为压缩过程线与纵坐标围成的面积同压缩过程线与横坐标围成的面积之比，即：

围成的面积由围成的面积由cdabc cdefc n =

4、容积效率(ηc ) 由热力学定义有：

工作容积有效吸气容积=

c η

在（P-v ）示功图上，即为有效吸气线段长度与活塞

行程线长度之比，即：

gb hb c =

η

四、 实验步骤：

①接通所用测试仪器设备的电源，调试应变仪，启动压气机计算机采集处理系统；

②用计算机采集测试初始压力p 0；

③启动压气机。待工作稳定后，由计算机采集处理数据，然后由绘图仪绘制示功图；

④在示功图上用测面仪测量：示功图包围的面积、压缩过程线与横坐标包围的面积、压缩过程线与纵坐标包围的面积；

⑤在示功图上用尺子测量：反映有效吸气线段hb 的长度、反映活塞行程线段gb 的长度；

⑥在示功图上用尺子测量：压气机初始压力p 0、排气压力p b ；

⑦关闭所用测试仪器设备的电源，结束实验。

五、实验数据：

六、数据处理：

①计算指示功Li；

②计算平均多变指数n0；

③计算容积效率ηc。

七、思考题：

①试根据测绘出的示功图，分析该压气机的工作是否正常。

②分析各项效率随压力变化的趋势，及改善压气机性能的主要途径。

③如何设法测得压气机余隙容积。