压气机性能实验报告

天津市高等教育自学考试

模具设计与制造专业

热工基础与应用

综合实验报告

（一）压气机性能实验

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一、活塞式压气机概述

1.活塞式压气机结构及工作原理

（1）活塞式压气机结构

压气机在现代工业以及现代人的生活中被越来越多的广泛应用，不论是汽车上的涡轮增压系统还是航空航天发动机中的涡喷应用，随着技术的不断革新，其结构、性能也在不断的优化、提高。本实验旨在通过对简单形式的压气机，进行结构、工作原理以及性能的实验，以达到验证并深刻理解、掌握热工学课程中所学得的知识并应用于实际生产实践中。

本次实验所用压气机为“活塞式压气机”，现就其结构及特点作简要说明。

活塞式压气机是通用的机械设备之一，是一种将机械能转化为气体势能的机械。

图1.1 活塞式压气机机构简图

图1-2 三维仿真示意图

（2）活塞式压气机工作原理：

电机通过皮带带动曲柄转动，由连杆推动活塞作往复移动，压缩汽缸内的空气达到需要的压力。曲柄旋转一周，活塞往复移动一次，压气机的工作过程分为吸气、压缩、排气三步。

具体为：在气缸内作往复运动的活塞向右移动时，气缸内活塞左腔的压力低于大气压力pa ，吸气阀开启，外界空气吸入缸内，这个过程称为压缩过程。当缸内压力高于输出空气管道内压力p后，排气阀打开。压缩空气送至输气管内，这个过程称为排气过程。

这种结构的压缩机在排气过程结束时总有剩余容积存在。在下一次吸气时，剩余容积内的压缩空气会膨胀，从而减少了吸人的空气量，降低了效率，增加了压缩功。且由于剩余容积的存在，当压缩比增大时，温度急剧升高。特别的是，单级活塞式空压机，常用于需要 0 . 3 — 0 . 7MPa 压力范围的系统。压力超过 0 . 6MPa ，各项性能指标将急剧下降。故当输出压力较高时，应采取分级压缩。分级压缩可降低排气温度，节省压缩功，提高容积效率，增加压缩气体排气量。

活塞式空压机有多种结构形式。按气缸的配置方式分有立式、卧式、角度式、对称平衡式和对置式几种。按压缩级数可分为单级式、双级式和多级式三种。按设置方式可分为移动式和固定式两种。按控制方式可分为卸荷式和压力开关式两种。其中，卸荷式控制方式是指当贮气罐内的压力达到调定值时，空压机不停止运转而通过打开安全阀进行不压缩运转。这种空转状态称为卸荷运转。而压力开关式控制方式是指当贮气罐内的压力达到调定值时，空压机自动停止运转。

二、实验内容

1.实验目的

（1）压气机的压缩指数和容积效率等都是衡量其性能先进与否的重要参数。本实验是利用微机对压气机的有关性能参数进行实时动态采集，经计算处理、得到展开的和封闭的示功图。从而获得压气机的平均压缩指数、容积效率、指示功、指示功率等性能参数。

（2）掌握指示功、压缩指数和容积效率的基本测试方法。

（3）对使用电脑采集、处理数据的全过程和方法有所了解。

2.实验装置及测量系统

本实验仪器装置主要由：压气机、电动机及测试系统所组成。

测试系统包括：压力传感器、动态应变仪、放大器、计算机及打印机，

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

图2-1 压气机实验装置及测试系统

图2-2 实验设备

为了获得反映压气机性能的示功图，在压气机的汽缸头上安装了一个应变式压力传感器，供实验时汽缸内输出的瞬态压力信号。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，以达到压力和曲柄传角信号的同步。这二路信号经放大器分别放大后，送入A/D板转换为数值量，然后送至计算机，经计算处理便得到了压气机工作过程中的有关数据及展开的示功图和封闭的示功图。

图2-3 封闭的示功图图2-4 展开的示功图

根据动力学公式，活塞位移量x 与曲柄转角a 有如下关系：

-=1(R x )2cos 1(4

)cos a a -+

λ

式中：λ=R/L

R ——曲柄半径； H ——连杆长度； a ——曲柄转角。

3.实验原理

（1）活塞式压气机的详细工作原理如前所述，现详细分析其工作过程 1）单级压气机理论工作过程（图2-5） 其中：①4－1过程为，气体引入气缸

②1－2过程为，气体在气缸内进行压缩 ③2－3过程为，气体流出气缸，输向储气筒

特别注意的是，4-1和2-3过程不是热力过程，只是气体的移动过程，气体状态不发生变化，缸内气体的数量发生变化。

图2-5 活塞式压气机工作P-V 曲线图 2）存在余隙容积的理论工作工程；

<1>活塞式压气机的余隙：为了安置进、排气阀以及避免活塞与汽缸端盖间的碰撞，在汽缸端盖与活塞行程终点间留有一定的余隙，称为余隙容积，简称余隙。(图2-6)

①1-2过程为压缩过程

②2-3过程为 排气，状态未变 ③3-4过程为残留气体膨胀 ④4-1过程为进新气，状态未变

图2-6

<2>C V 对耗功和产气量的影响: (图2-7)

4

1h V V V -= 活塞排量 41V V C V -= 有效吸气容积 1

m 1p RT C V = m ：新气量，产气量

图2-7

<3>余隙容积C V 对理论压气功的影响(图2-8) 功的绝对值＝面积12341＝面积12561－面积43564 设1-2和4-3两过程n 相同

??

??

?

???????

???? ??-???????????????? ??=n 1-n 1p 2p -141p 1-n n n 1-n 1p 2p -11v 1p 1-n n t V W 3

p 2p =

11m 11p RT V = 4

p 1p = 图2-8

<4>余隙对单位产气量耗功不影响(图2-9)

????

????????

???? ??=???????????????? ??=n 1-n 1p

2p -11p 1-n n n 1-n 1p 2p -141p 1-n n t C V V W ??

???

???????

??

?? ??==n 1-n 1p 2p -111-n n m t t RT W W

图2-9

<5>容积效率

在实际循环中，余隙容积使实际吸气量（产气量）减少，气缸的有效利用率降低，用容积效率表示气缸容积的利用程度。

容积效率=实际吸气量/ 理论吸气量

余隙比：312V V V - 增压比:81

p 2p ≤=π ?

??

??

??????

?

-?

??? ?

?--

=--==111231313

14

1n p p V V V

V

V V

V h V e V V η 结论：

①压力比2p /1p 和多变指数n 一定时，余隙容积越大，容积效率越低； ②余隙容积和多变指数n 一定时，压力比2p /1p 越大，容积效率越低； ③压力比2p /1p 达到一定值时，容积效率为零，产气量为零；

故，余隙容积对生产1 kg 压缩气体的理论耗功量没有影响，但实际耗功量增加；而且压气机的无用体积增加，设计时应尽量减小余隙容积。余隙容积VC 的存在：理论耗功不变，容积效率下降（压缩同量气体气缸变大）。

3） 调节排气压力对压气机产生的影响；

1＇提高压力至２＇，a 由P —V 图中浮动面积41234提高至４＇１２＇３＇４＇：

?=-=21

vdp f W c W ??＇＜21vdp 21

vdp 排气压力２增至＇2，则排气温度应增至＇２

Ｔ，再提高排气压力至＂

2达到加气机的极限值，成为一个点，没有2。

结论：排气温度高于润滑油的结碳温度时压气机会被烧毁，所以排

气温度不得超过

150℃。

4） 压气机耗功公示的推导过程；

吸气过程中气缸吸入压力为 1p 的气体，气体的质量m q 和容积V 不断增加， 而气体的状态(1p ,

1v )不变，相当于气体定压膨胀，该过程中系统作正功 11v p ；

压缩过程中气体的量不变，而气体的压力不断增加，该过程中外界对系统作压缩功（负功）为：

??==2121pdV pdv m

q W 排气过程中气体的质量不断减少，气体的状态不变，相当于气体被定压压缩，因此该过程系统作负功 22v p 。

压气机所消耗的功为上述三项功的代数和。即

t W V p pdv m q V p c W ?-=--=21

2211

压气机耗功为负的技术功。

压缩1kg 气体，压气机耗功为：

?=21vdp c

w

（2） 压气机的热力学分析； 1） 三种理想压缩过程的热力学参数：压气机简化物理模型为：稳流、可逆根据其工作条件不同，可能存在 3 种压缩过程：

a.等熵压缩：特别快，来不及换热n=k ；

b.多变压缩：实际压气过程1

c.等温压缩：特别慢，热全散走n=1。

2) 三种理想压缩过程的耗功量；

??

???

???????

??

?? ??==n 1-n 1p 2p -111-n n t

tn RT W W

??

???

???????

???? ??=k 1-k 1p 2p -111-k k ts RT W 2

p

1p

ln 1t RT T W = S

T n T T T T T w n w s

2221,t t t w

<<=>>

0s

q n q q s 2v

n

2v

2v

=>><

，

定温压缩过程最理想（省功、安全、体积小）。应采用良好的冷却措施，使过程尽量接近于定温

过程。

在T —s 图上，不同过程线以下的面积代表压缩过程中单位质量工质的放热量： 设压气机的质量流量为qm kg ／min ，其耗功率为：

t

w m q P ?=601

3)多级压缩及级间冷却（压比较高时采用）

多级压缩是把气体的压缩过程分为多个阶段，分别在多个气缸中依次压缩，每两个气缸之间有级间冷却器对气体进行冷却（两级或两级以上称为多级）。

采用多级压缩及级间冷却的优点：

压气机耗功减少（在总压比一定的条件下，级数越多，级间冷却越充分，功耗越少；理论上，级数→∞，过程→等温过程）；

排气温度低（热负荷小，有利于润滑）； 容积效率高（每级压比较小）。 缺点：

结构复杂，造价高，运行可靠性降低（分级不宜太多） 最佳级间压力和压力比确定原则：功耗最小原则 以两级压缩为例，可推得

最佳级间压力为：3

12

p p p ?=

最佳压力比为：1

3

p p =

π

Ｚ级压缩、级间冷却相同时，每级压力比相同。即： 最佳压力比为：

Z

p z p

1

1

+=

π

选择最佳压力比的其它好处：

各级压缩功耗相同(动力具有通用性和互换性)； 各级气缸排温相同；

各级间冷却热负荷相同。 4)绝热过程

可逆绝热过程是定熵过程，但在热力学第二定律中，定熵过程未必就是可逆绝热过程。 定值==?

?

?

??==s ds T rev q ds rev q 00δδ 过程方程可由下式导出

0=+=p

dp V c v dv p c

ds 0=+p

dp v dv κ

const ln ln =+p v κ

const ln =κpv const =κpv

可逆绝热过程方程为指数方程。 5)指示功和指示功率

指示功：活塞压气机进行一个工作过程，活塞对气体所作的功，记为L i 。显然功量就是P —V 图上工作过程线所包围的面积。其纵坐标是以线段长度表示的压力值，而横坐标则表示活塞的位移量，经测面仪测量和计算才能得到功的数值，即：

L i =S ×K 1×K 2×10-5

(kgf-m) （5-2） 式中：

S ——由测面仪测定的面积值 （mm 2

）;

K 1——单位长度代表的容积 (mm 3

/mm) ；

gb

LD k

42

1

π=

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

d

1

2

-=

式中： p ——工作时的表压力(at);

fe ——表压力在纵坐标图上对应的高度(mm);

指示功率：单位时间内活塞对气体所作的功，记为N i 。用下式表示：

N i =L i ×n/102×60 (KW)

式中：n —— 转速(转/分)

6)平均多变压缩指数

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，可以求得平均的多变指数，记为n 0。

??-=21

21

0pdv vdp n

在Ｐ—Ｖ示功图上：即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 =

7) 容积效率（ηc ）

根据热力学定义： 工作容积

有效吸气容积

=

ηc

在Ｐ—Ｖ示功图上：即为有效吸气线段长度与活塞行程线段长度之比。即：

gb

hb

c =

η

4、实验步骤

1. 检查各实验仪器连线是否接好，所有压气机相关气路接口是否紧固，接通所有测试仪器设备的电源。

2. 打开计算机把采集、处理数据的软件调入计算机。

3. 启动压气机，调整排气量至合适，待压气机工作稳定后，计算机开始采集数据，经过计算机

处理运算，得到了展开的和封闭的始功图。 4. 用测面仪测量封闭示功图的面积。

5. 分别测量压缩过程线与横坐标及纵坐标包围的面积。

6. 用尺子量出有效吸气线段hb 的长度和活塞行程线段gb 的长度。

7.调节调节阀7，改变排气压力P ，并重复以上2~3实验步骤

5.实验数据

压缩机性能实验记录

三、实验讨论

1. 为什么压缩过程的多变指数与膨胀过程的多变指数不相等？对于同一个过程（压缩或膨胀过程）的不同区段，为什么多变指数也不一样？

答：热力工程中常遇到理想气体定容变化、定压变化、定温变化、绝热变化（定熵）四个变化过程。 在上述四种典型热力过程的特征是，某一个状态参数保持不变（例如v=定值、p=定值等），或在过程中热力系与外界没有热量交换（绝热过程）。实际的过程往往是所有的参数都在变化，并且也不完全绝热。例如，活塞式压气机中气体被压缩，同时被冷却，因而压缩过程中气体的压力、比体积及温度都在变化，并且气体与外界有功量和热量的交换。

但在一般的实际过程中，气体的状态变化往往遵循一定的规律。此时，可通过实验，测定过程中一些状态点的p 、v 值而近似整理成：“常数 n PV ”的形式。这样的过程称为多变过程，式中指数n 叫作多变指数。

在某一多变过程中，n 为一定值，但不同多变过程的n 值各不相同。对复杂的实际过程，可把实际过程分作几段不同多变指数的多变过程来描述，但每一段中的n 值保持不变。由此可见，多变过程是一些有规律的过程的总称。这些过程的特征是：在整个过程中，pv=定值，n 为常数。多变过程中的多变指数n 具有不同数值时，过程就表现出不同的特性。那么定压、定温、绝热和定容四种典型热

大气压力--bar

室温--℃ 湿度--％

排气管内径--cm

1 2 3 4

5 6 7 项 目

储气罐压力

输入 电功率

电动机效率

压气机生产量 示 功 图 面 积

压 气 机 转 速

活 塞 排 量

吸气状态生产量

符号 P 2

Ng ηg

V 3 f n V h

单位

bar kW ％ m 3/min cm 2 r/min m 3/min

力过程，可视为多变过程的特例之一即：

n=0：P=常数，定压过程；n=1：PV=常数，定温过程；

n=k：PV x=常数，绝热过程；n=∞

±：V=常数，定容过程；

2.当压气机工作时，其压缩指数变化范围是多少？在什么情况下，压气机耗功最省？

答：当压气机工作时，其压缩指数在0.95~1.02之间变化或者在压缩范围内保持一定的恒定。采用定温压缩条件下，压气机耗功最省，因为从示功图上看，压缩过程可看做稳定流动过程，不是闭口系统，在p-v图上看吸气、压缩和排气过程和P轴围成的面积大小，

3.分析压气机工作压力的改变将对容积效率有何影响。

答：压气机进气压力降低（或升高），则活塞缸内被吸入的气体密度减小（或增大），而活塞缸容积没有变化，所以吸入气体的质量要减小（或增大），从而使压气机最后排出的气体质量也相应减小（或增大），从而影响容积效率。

YUYJD55制冷压缩机性能测试实训装置

YUY-JD55制冷压缩机性能测试实训装置 实 验 指 书 导 上海育仰科教设备有限公司

一、实验目的 1、了解压缩机性能测定的原理及方法； 2、了解压缩式制冷的循环流程及各组成设备； 3、测定蒸气压缩式制冷循环的性能； 4、理解与认识回热循环； 5、比较单级压缩制冷机在实际循环中有回热与无回热性能上的差异； 6、熟悉实验装置的有关仪器、仪表，掌握其操作方法。 二、实验原理 1、单级压缩制冷机的理论循环 图1显示了压力－比焓图上单级蒸气压缩制冷机的理论循环。压缩机吸入的是以点1表示的饱和蒸气，1－2表示制冷剂在压缩机中的等熵压缩过程；2－3表示制冷剂在冷凝器中的等压放热过程，在冷却过程22'-中制冷剂与环境介质有温差，放出过热热量，在冷凝过程32'-'中制冷剂与环境介质无温差，放出比潜热，在冷却和冷凝过程中制冷剂的压力保持不变，且等于冷凝温度T K 下的饱和蒸气压力P K ；（33-'）是液态再冷却放出的热量；3－4表示节流过程，制冷剂在节流过程中压力和温度都降低，且焓值保持不变，进入两相区；4－1表示制冷剂在蒸发器中的蒸发过程，制冷剂在温度T 0、饱和压力P 0保持不变的情况下蒸发，而被冷却物体或载冷剂的温度得以降低。 图 1

2、有回热的单级蒸气压缩制冷理论循环 为了使膨胀阀前液态制冷剂的温度降得更低（即增加再冷度），以便进一步减少节流损失，同时又能保证压缩机吸入具有一定过热度的蒸气，可以采用蒸气回热循环。 图3示为来自蒸发器的低温气态制冷剂1，在进入压缩机前先经过一个热交换器——回热器。在回热器中低温蒸气与来自冷凝器的饱和液体3进行热交换，低温蒸气1定压过热到状态1'，而温度较高的液体3被定压再冷却到状态3'，回热循环1'—2'—3—3'—4'—1—1'中，3—3'为液体的再冷却过程，过热后的蒸气温度称为过热温度，过热温度与蒸发温度之差称为过热度。 根据稳定流动连续定理，流经回热器的液态制冷剂和气态制冷剂的质量流量相等。因此，在对外无热损失情况下，每公斤液态制冷剂放出的热量应等于每公斤气态制冷剂吸收的热量。也就是说，单位质量制冷剂再冷却所增加的制冷能力△q0（面积b'4'4bb'）等于单位质量气体制冷剂所吸收的热量△q（面积a11'a'a）。由于有了回热器，虽然单位质量制冷能力有所增加，但是，压缩机的耗功量也增加了△w0（面积11'2'21）。因此，回热式蒸气压缩制冷循环的理论制冷系数有可能提高，也有可能降低，应具体分析。 图3 采用回热器的优点： （1）对于一个给定的制冷量，制冷剂流量减少。 （2）在液体管路上气化的可能性减少（特别是在管路较长的情况下）。 （3）在压缩机的吸气管道上，可减少吸入外界热量。 （4）在压缩机吸气口消除液滴，防止失压缩。

压缩机性能实验报告

.. 压缩机性能实验报告 实验小组： 小组成员：0

实验时间： 一、实验目的 1.了解制冷循环系统的组成及压缩机在制冷系统中的重要作用 2. 测定制冷压缩机的性能 3.分析影响制冷压缩机性能的因素 二、实验装置 实验台由封闭式压缩机、冷凝器、蒸发器、储液罐、节流阀、电加热器、冷水泵、热水泵、冷水流量计、热水流量计、排气压力表、吸气压力表、测温显示仪表、测温热电偶等组成小型制冷系统（如下图所示）。 三、实验步骤 1. 将水箱中注满水，接通电源后，开启冷水泵和热水泵，并调整其流量； 2. 打开吸、排气阀、储液罐阀门，启动压缩机，开节流阀，右旋调温旋钮，调整电压使蒸发器进口水温稳定在某一温度值，作为一个实验工况点； 3.当各点温度趋于稳定时，依次按下测温表测温按键，观测各点温度值； 4.将数据进行记录，该工况点实验结束。 5.改变热水箱加热电压，使热水温度上升，稳定后再对温度、电流、电压等数据进行记录，一般可作3个工况点结束； 6.实验完成后，停止电热水箱加热，关闭吸气阀门，等压力继电器动作，压缩机自停，关闭压缩机开关，关闭节流阀，关排气阀，继续让水泵循环5分钟后断电，系统停止工作。 四、实验数据 1. 压缩机制冷量： ' 171112"" 161()i i v Q GC t t i i v -=-- (1) 式中：G — 载冷剂（水）的流量(kg/s)； C — 载冷剂（水）的比热(kJ/kg)； t1、t2 — 载冷剂（水）的进出蒸发器的温差(℃)； i1 — 在压缩机规定吸气温度，吸气压力下制冷剂蒸汽的比焓(kJ/kg)； i7 — 在压缩机规定过热温度下，节流阀后液体制剂的比焓(kJ/kg)； i1″— 在实验条件下，离开蒸发器制冷剂蒸汽的比焓(kJ/kg)； i6″— 在实验条件下，节流阀前液体制冷剂的比焓(kJ/kg)； v1 — 压缩机规定吸气温度，吸气压力下制冷剂蒸汽的比容(m 3/kg)； v1′— 压缩机实际吸气温度、压力下制冷剂蒸汽的比容(m 3/kg)。 2.压缩机轴功率： i N W η=? (2) 式中：W —压缩机配用电动机输入功率(kW)； i η—压缩机电动机效率，一般取0.8～0.9。 3.制冷系数： 0Q N ε= (3) 4.热平衡误差： 011 () Q Q N Q --Λ= (4) 式中： Q1 —冷凝器换热量(kW)

空压机的性能检测

1空压机的概述 1.1 NPT5 空压机的组成结构和工作原理 (1)组成结构 NPT5空气压缩机是一种常用的空气压缩机，目前为止，它也是机车中使用最多的一种空气压缩机。当环境温度小于30 0C时，它能够连续稳定运转。前面也介绍了，它主要用于铁路机车的制动系统，还包括其它的气源部件，如鸣笛等。NPT5是三缸，立式，风冷，两级压缩的活塞式空气压缩机。其结构图如图1所示。 图1空压机的结构图 NPT5主要由运动部件，空气压缩系统，润滑系统和冷却系统组成，下面分别对各个部分作简单的介绍。 1)运动部件 曲轴是空压缩机中很重要的一个部件。原动机经由曲轴带动，使电机的旋转运动转换成活塞的上下来回运动。在曲轴的一端装有油泵的联轴器带动油泵旋转。连杆是受力部件。活塞环是个密封部件，主要负责布油和导热。 2)空气压缩系统 曲轴由原动机带动作规律的旋转，通过连杆使活塞作规律的往复运动。在活塞不断运动的过程中，气缸内工作容积也在随之不断变化。因为气阀的原因，空气也会按照一定规律在运动，从而形成对空气的压缩作用。 3)润滑系统 对于空压机的运行，润滑系统是一个必不可少也非常关键的系统分。NPT5空压机主要是采用压力润滑的解决办法。 4)冷却系统 压缩机的冷却系统是非常有必要的，不然超过了它的运行温度，会导致空压机不能正常的工作。空压机的冷去系统主要包括对压缩空气的冷却和受热机件的冷却。本压缩机采用了强迫通风的冷却装置，结构很简单，主要部件为风扇和冷却器。 ( 2) NPT5空压机的工作原理 电动机通过联轴器将动力输入，然后带动空压机的曲轴按指定的方向作旋转运动。由于

连杆的作用，然后带动装在连杆小端的活塞在气缸内做活塞运动。在活塞的不停运动中，活塞的顶部与气缸之间形成进气和排气的空气压缩过程。气阀的工作原理如图2所示。 图2气阀的工作原理 1.2 NPT5 空压机的主要参数 表1为NPT5 的主要参数 表1 NPT5 的主要参数

压气机性能实验报告

天津市高等教育自学考试 模具设计与制造专业 热工基础与应用 综合实验报告 （一）压气机性能实验 主考院校: 专业名称： 专业代码： 学生姓名： 准考证号：

一、活塞式压气机概述 1.活塞式压气机结构及工作原理 （1）活塞式压气机结构 压气机在现代工业以及现代人的生活中被越来越多的广泛应用，不论是汽车上的涡轮增压系统还是航空航天发动机中的涡喷应用，随着技术的不断革新，其结构、性能也在不断的优化、提高。本实验旨在通过对简单形式的压气机，进行结构、工作原理以及性能的实验，以达到验证并深刻理解、掌握热工学课程中所学得的知识并应用于实际生产实践中。 本次实验所用压气机为“活塞式压气机”，现就其结构及特点作简要说明。 活塞式压气机是通用的机械设备之一，是一种将机械能转化为气体势能的机械。 图1.1 活塞式压气机机构简图 图1-2 三维仿真示意图

（2）活塞式压气机工作原理： 电机通过皮带带动曲柄转动，由连杆推动活塞作往复移动，压缩汽缸内的空气达到需要的压力。曲柄旋转一周，活塞往复移动一次，压气机的工作过程分为吸气、压缩、排气三步。 具体为：在气缸内作往复运动的活塞向右移动时，气缸内活塞左腔的压力低于大气压力pa ，吸气阀开启，外界空气吸入缸内，这个过程称为压缩过程。当缸内压力高于输出空气管道内压力p后，排气阀打开。压缩空气送至输气管内，这个过程称为排气过程。 这种结构的压缩机在排气过程结束时总有剩余容积存在。在下一次吸气时，剩余容积内的压缩空气会膨胀，从而减少了吸人的空气量，降低了效率，增加了压缩功。且由于剩余容积的存在，当压缩比增大时，温度急剧升高。特别的是，单级活塞式空压机，常用于需要 0 . 3 — 0 . 7MPa 压力范围的系统。压力超过 0 . 6MPa ，各项性能指标将急剧下降。故当输出压力较高时，应采取分级压缩。分级压缩可降低排气温度，节省压缩功，提高容积效率，增加压缩气体排气量。 活塞式空压机有多种结构形式。按气缸的配置方式分有立式、卧式、角度式、对称平衡式和对置式几种。按压缩级数可分为单级式、双级式和多级式三种。按设置方式可分为移动式和固定式两种。按控制方式可分为卸荷式和压力开关式两种。其中，卸荷式控制方式是指当贮气罐内的压力达到调定值时，空压机不停止运转而通过打开安全阀进行不压缩运转。这种空转状态称为卸荷运转。而压力开关式控制方式是指当贮气罐内的压力达到调定值时，空压机自动停止运转。 二、实验内容 1.实验目的 （1）压气机的压缩指数和容积效率等都是衡量其性能先进与否的重要参数。本实验是利用微机对压气机的有关性能参数进行实时动态采集，经计算处理、得到展开的和封闭的示功图。从而获得压气机的平均压缩指数、容积效率、指示功、指示功率等性能参数。 （2）掌握指示功、压缩指数和容积效率的基本测试方法。 （3）对使用电脑采集、处理数据的全过程和方法有所了解。 2.实验装置及测量系统 本实验仪器装置主要由：压气机、电动机及测试系统所组成。 测试系统包括：压力传感器、动态应变仪、放大器、计算机及打印机， 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

实验实训12 空调压缩机的性能测试实验

实验实训12 空调压缩机的性能测试实验 一、测试原理 压缩机制冷量定义为试验直接测得的流经压缩机的制冷剂流量乘以压缩机吸气口的制冷剂气体比焓与排气口压力对应的膨胀阀前制冷剂液体比焓的差值。本压缩机性能测试系统采用第二制冷剂量热器法对压缩机的制冷量进行测试，其构造为蒸发器盘管悬置在一压力容器上部，下面是第二制冷剂液体，电加热器安装在第二制冷剂液面下，用电加热量平衡压缩机制冷量，用电加热量去计算出流经压缩机的流量。 二、设备概述 本测试系统由水冷冷凝器、储液器、膨胀阀、过冷器、量热器（第二制冷为环保制冷剂R123）、控制系统、测量系统。 1. 控制系统需控制五个参数，分别为压缩机吸气温度、压缩机吸气压力、过冷温度、压缩 2. 测量系统由五个压力变送器、四支PT100铂电阻及数据记录仪DA100及测试程序组成，各传感器及DA100配置如下表： 三、测试软件使用说明 压缩机测试平台软件是整个测试平台的终端软件，用来采集、处理、保存测试数据，以及

生成测试报告。 1．界面功能介绍 整个界面可以分为菜单、状态栏、调节器控制显示、实时数据图形显示、计算数据显示、功能选择按钮、页面显示选择和通讯状态指示栏，共8个部分。 菜单包括所有功能选择按钮的功能，同时包括高级控制功能和不常使用的功能； 状态栏用来指示当前系统的工作状态，用于提示； 调节器控制显示用于显示调节器当前的工作状态，和设定调节器的输出值； 实时数据图形显示用来显示实时数据和整个过程的数据变化状况； 计算数据显示用来显示瞬态计算数据； 功能选择按钮用来选择不通的功能，控制测试平台的工作以及查看设定相关数据； 页面显示用来选择实时数据的显示方式； 通讯状态指示栏用来显示上位机(PC)和下位机(数据采集仪DA100、调节器UT350、可编程控制器PLC、压缩机电量采集仪8902F、量热器电量采集仪8905F)的通讯状态； 2．菜单 菜单包括系统、系统设置、数据处理和帮助四个一级菜单，每个菜单都有相应的子菜单。 2.1 系统菜单 系统菜单主要用于管理系统用户和控制测试开始、停止和退出，如下图所示： 高级用户登陆用于系统权限管理，高级用户登陆后可以使用用 户管理、硬件配置等高级功能。如右图所示，在未登陆前，用户 无权限进行用户管理，同时也无权限对硬件进行配置(系统设置菜 单内容)，快捷键(Ctrl+L)。 用户管理用来管理使用该平台用户的权限，快捷键(Ctrl+M)。 注销用户用来退出当前使用者的权限设置功能。 开始测试用来启动、停止测试功能，和开始测试按钮具有完全相同的功能，快捷键(Ctrl+R)。退出菜单用来退出整个测试平台，快捷键(Ctrl+Q)。 2.2 系统配置菜单 注：本菜单只有在设备更换或测量不正常时使用，在设备正常使用时切无操作，不然可能会引起错误。 系统设置菜单包括工况设置、铭牌设置和硬件初始化设置(权限设置，有效登陆后激活)。 工况设定(Ctrl+T)用来设定工况控制的目 标值，自动更新调节器的设定值，和按钮工 况设定功能完全相同； 铭牌设定(Ctrl+N)用来设置压缩机铭牌，和 铭牌设定按钮功能完全相同； 硬件初始化菜单在测试进行过程中无效； 通讯端口配置(Ctrl+O)用来设置下位机设 备的通信端口； 冷凝温度(排气压力)调节器初始化、蒸发温 度(吸气压力)调节器初始化、过冷温度调节器初始化、吸气温度调节器初始化、环境温度调节器分别用来初始化相应的调节器； 电量表8902F初始化用来初始化压缩机电量采集仪； 电量表8905F初始化用来初始化量热器电量采集仪； 数据采集仪初始化用来初始化DA100数据采集仪，并恢复数据采集输入类型为系统默认值；

往复活塞式压缩机性能测定实验汇总

一、目的要求 1．了解往复活塞式压缩机的结构特点； 2．了解温度、压差等参数的测定方法，计算机数据采集与处理；3．掌握压缩机排气量的测定原理及方法； 4．掌握压缩机示功图的测试原理、测量方法和测量过程； 5．了解脉冲计数法测量转速的方法； 6．掌握测试过程中，计算机的使用和测量。 单作用压缩机工作原理图

二、实验仪器、设备、工具和材料

往复活塞式压缩机性能测定实验验装置简图 1－消音器2－喷嘴3－压力传感器4－温度传感器5－减压箱6－调节阀7－压力表8－安全阀9－稳压罐10－单向阀11－温度传感器12－压力传感器13－温度传感器14－吸入阀15－控制柜16－计算机17－接近开关18－冷却水排空阀19－进水阀20－排水管 注：图中虚线为信号传输线 三、实验原理和设计要求 活塞式压缩机原理示意简图 1．活塞压缩机排气量的测定实验的实验原理

用喷嘴法测量活塞式压缩机的排气量是目前广泛采用的一种方法。它是利用流体流经排气管道的喷嘴时，在喷嘴出口处形成局部收缩，从而使流速增加，经压力降低，并在喷嘴的前后产生压力差，流体的流量越大，在喷嘴前后产生的压力差就越大，两者具有一定的关系。因此测出喷嘴前后的压力差值，就可以间接地测量气体的流量。排气量的计算公式如下： 式中： q V：压缩机的排气量，m3／min， C：喷嘴系数，根据喷嘴前后的压力差，喷嘴前气体的绝对温度，在喷嘴系数表中查取，见本实验教材； D：喷嘴直径，D=19.05mm： H：喷嘴前后的压力差，mmH20； p0：吸入气体的绝对压力，Pa； T0：压缩机吸入气体的绝对温度，K； T1：压缩机排出气体的绝对温度，K。 通过测量装置，计算机采集吸入气体温度T0、排出气体温度T1、喷嘴压差H，并由计算机已存储的喷嘴系数表，计算出喷嘴系数，用上述公式计算出排气量q V。 2．传感器的布置和安装 排气量的测试需要测量出喷嘴前后的压力差、环境温度、排气温度三个参数，因此需要安装测量这三个参数的传感器。它们的布置如图1－2所示。

热工学实践实验报告

2016年热工学实践实验内容 实验3 二氧化碳气体P-V-T 关系的测定 一、实验目的 1. 了解CO 2临界状态的观测方法，增强对临界状态概念的感性认识。 2. 巩固课堂讲授的实际气体状态变化规律的理论知识，加深对饱和状态、临界状态等基本概念的理解。 3. 掌握CO 2的P-V-T 间关系测定方法。观察二氧化碳气体的液化过程的状态变化，及经过临界状态时的气液突变现象，测定等温线和临界状态的参数。 二、实验任务 1．测定CO 2气体基本状态参数P-V-T 之间的关系，在P —V 图上绘制出t 为20℃、31.1 ℃、40℃三条等温曲线。 2．观察饱和状态，找出t 为20℃时，饱和液体的比容与饱和压力的对应关系。 3．观察临界状态，在临界点附近出现气液分界模糊的现象，测定临界状态参数。 4．根据实验数据结果，画出实际气体P-V-t 的关系图。 三、实验原理 1. 理想气体状态方程：PV = RT 实际气体：因为气体分子体积和分子之间存在相互的作用力，状态参数（压力、温度、比容）之间的关系不再遵循理想气体方程式了。考虑上述两方面的影响，1873年范德瓦尔对理想气体状态方程式进行了修正，提出如下修正方程： ()RT b v v a p =-??? ? ?+2 （3-1） 式中: a / v 2 是分子力的修正项； b 是分子体积的修正项。修正方程也可写成 : 0)(23 =-++-ab av v RT bp pv （3-2） 它是V 的三次方程。随着P 和T 的不同，V 可以有三种解：三个不等的实根；三个相等的实 根；一个实根、两个虚根。 1869年安德鲁用CO 2做试验说明了这个现象，他在各种温度下定温压缩CO 2并测定p 与v ，得到了P —V 图上一些等温线，如图2—1所示。从图中可见，当t >31.1℃时，对应每一个p ，可有一个v 值，相应于（1）方程具有一个实根、两个虚根；当t =31.1℃时，而p = p c 时，使曲线出现一个转折点C 即临界点，相应于方程解的三个相等的实根；当t <31.1℃时，实验测得的等温线中间有一段是水平线（气体凝结过程），这段曲线与按方程式描出的曲线不能完全吻合。这表明范德瓦尔方程不够完善之处，但是它反映了物质汽液两相的性质和两相转变的连续性。 2．简单可压缩系统工质处于平衡状态时，状态参数压力、温度和比容之间有确定的关系，可表示为： F （P ，V ，T ）= 0

实验二 压气机的性能

实验二压气机的性能 压气机在工程上应用广泛，种类繁多但其工作原理都是消耗机械能（或电能）而获得压缩气体，压气机的压缩指数和容积效率等是衡量其性能优劣的重要参数，本实验是利用微机对压气机的有关参数进行实时动态采集，经计算处理，得到展开的和封闭的示功图，从而获得其平均压缩指数n、容积效率η ，指示功W c、指示功率P等性能参数。 v 一、实验目的 1．掌握用微机检测指示功，指示功率，压缩指数和容积效率等基本操作测试方法； 2．掌握用面积仪测量不同示功图的面积，并计算指示功，指示功率，压缩指数和容积效率。 3．对微机采集数据和数据处理的全过程和方法有所了解。 二、实验装置及测量系统 本实验装置主要由压气机和与其配套的电动机以及测试系统所组成，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2-1所示。 1

压气机的型号：Z——0.03/7 气缸直径：D=50mm，活塞行程：L=20mm 连杆长度：H=70mm，转速：n=1400转/分 为获得反映压气机性能的示功图，在压气机气缸上安装了一个应变式压力传感器，供实验时输出气缸内的瞬态压力信号，该信号经桥式整流以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板转换为数值量，然后送到计算机，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和封闭的示功图，详见图2-2和图2-3。 三、实验原理 1．指示功和指示功率 指示功——压气机进行一个工作过程、压气机所消耗的功W c，显然其值就是P—V图上工作过程线cdijc所包围的面积，即 W W=W?W1?W2×10?5（kgf—m） 式中S——测面仪测定的P—V图上工作过程线所围的面积（mm2） K1——单位长度代表的容积（mm3/mm）；即 W1=WWW2 4WW 1

Ⅱ型压缩机性能测定实验指导书

活塞式压缩机性能测定 实验指导书 V3.0 北京化工大学

活塞式压缩机性能测定实验 一、实验目的 1.活塞式压缩机性能曲线测试 压力比—排气量曲线（ε— Q ） 压力比—轴功率曲线（ε— Ne ） 压力比—效率曲线（ε—η） 2.活塞式压缩机闭式示功图 3.实验数据、实验曲线的显示存储和打印。 二、实验设备 1．实验装置如图1所示。 2．压缩机性能参数： 1）型号：TA-80型一级三缸风冷移动式空气压缩机； 2) 气缸直径：D=80毫米×3个 3) 活塞行程：S=60毫米 =0.5立方米／分(额定工况下) 4) 排气量：Q 5) 轴功率：Nz<4千瓦(额定工况下) 6) 回转速：n=875 rpm =0.8 Mpa(表) 7) 额定排气压力：P 2 3．三相交流异步电动机型号：Y112M-2FSY 1) 额定功率 4 kW 2) 转速 875 rpm 3) 额定电压 V=380V 4) 额定电流 I=8.2A 5) 频率 50Hz 6) 电机效率η=0.882 7) 功率因数 cosφ=0.88 =97％ 8) 皮带传动效率η C 4．辅助装置 1) 控制箱和操作台 2) 储罐：容积V=0.17米3；直径D=400毫米长度L=1.7米 3) 低压箱及喷嘴喷嘴直径d=9.52 mm 4) 导管及调节阀 5．主要测量仪器及仪表 1）喷嘴流量测量装置

2）差压变送器 3）压力变送器 4）温度变送器 5）磁电式齿轮转速传感器 图1 空气压缩机性能实验装置简图 1．喷嘴 2．差压变送器 3．温度变送器 4．出口调节阀 5．压力变送器 6．压力变送器 7．气缸 8．电动机 9.电气控制箱 10.储气罐 三、实验步骤 1．方法：本实验用调节压缩机储罐出口调节阀来改变压力比ε大小，以得到不同的排气量、功率、效率； 根据GB3853-83《一般用容积式空气压缩机性能试验方法》标准规定，采用喷嘴测量压缩机的排气流量，标准喷嘴系数为C。 2．步骤： 1) 启动测量装置：启动计算机，运行“压缩机试验”程序，点击“试验”按钮进入试验条件输入画面，输入实验条件。点击“确认”按钮进入试验画面； 2) 压缩机启动：a．盘车——用手转动皮带轮一周以上；b．将储气罐出口调节阀完全打开；c．转动压缩机控制箱旋钮——启动压缩机； 3）点击“清空数据”按钮， 4）调储气罐出口调节阀，改变排气压力（间隔0.05Mpa），等试验系统稳定后，记录各项数据。（运转中，如发现有不正常现象应及时停车）； 5）停车：转动压缩机控制箱旋钮——关闭压缩机（注意：此时不得转动储气罐出口调节阀）。 四、压缩机参数计算 1．实测排气量计算

压缩机性能测试实验.doc

制冷压缩机性能测试实验 一、实验目的 通过制冷压缩机实际运行测试实验，使学生了解并掌握以下内容： 1、制冷压缩机制冷量的测试方法； 2、蒸发温度、冷凝温度与制冷量的关系； 3、制冷系统主要运行参数及其相互之间的影响； 4、有关测试仪器、仪表的使用方法； 5、测试数据处理及误差分析方法。 二、实验原理 1、制冷压缩机的性能随蒸发温度和冷凝温度的变化而变化，因此需要在国家标准规定的工况下进行制冷压缩机的性能测试。 2、压缩机的性能可由其工作工况的性能系数COP 来衡量： Q COP W = 式中，0Q 为压缩机的制冷量； W 为压缩机输入功率。 3、在一个确定的工况下，蒸发温度、冷凝温度、吸气温度以及过冷度都是已知的。这样，对于单级蒸气压缩式制冷机来说，其循环p-h 图如图3 所示。 图3 图中，1点为压缩机吸气状态；4-5为过冷段。 在特定工况下，压缩机的单位质量制冷量是确定的，即：015q h h =- 。这样只要测得流经压缩机的制冷剂质量流量m G ，就可计算出压缩机的制冷量，即 0015()m m Q G q G h h =?=?- 4、压缩机的输入功率：开启式压缩机为输入压缩机的轴功率，封闭式（包括半封闭式和全封闭式）压缩机为电动机输入功率。 三、实验设备

整个实验装置由制冷系统及换热系统、参数测量采集和控制系统共三部分组成： 1、制冷系统采用全封闭涡旋式制冷压缩机，蒸发器为板式换热器，冷凝器为壳管式换热器，节流装置为电子膨胀阀。 1.1冷却水换热系统由冷却水泵、冷却水塔、调节冷凝器进水温度的恒温器和水流量调节阀门及管路组成； 1.2冷媒水换热系统由冷媒水泵、调节蒸发器进水温度的恒温器、调节水流量的阀门组成； 2、六个绝对压力变送器、十个PT100温度传感器、两个涡轮流量变送器分别对应原理图位置及安捷伦34970型数据采集仪和压缩机性能测试软件； 3、控制系统：通过三块山武SCD36数字调节器分别根据设定值与实测值的差值来调节冷却水、冷媒水的加热量和电子膨胀阀的开度，将机组运行控制在设定工况允许的范围内。 图4 四、实验方法 制冷工况由两个主要参数来决定，即蒸发温度和冷凝温度，制冷压缩机性能测试的国家工况名称 蒸发温度 ℃ 冷凝温度 ℃ 吸气温度 ℃ 标准工况 -15 +30 +15±3 最大压差工况 -30 +50 最大轴功率工况 +10 +50 空调工况（水冷） +5 +35 空调工况（风冷） +5 +55 试验工况的稳定与否，是关系到测试数据是否准确的关键问题，工况稳定的标志是主要的测试参数都不随时间变化。调节时需要特别地耐心、细致。 实际试验中是根据吸气压力来确定蒸发温度，冷凝温度是根据排气压力来确定。如果吸气温度也达到稳定，表明制冷量也达到稳定。本装置是通过： 1、调整冷却水流量和温度来稳定压缩机的排气压力； 2、调整冷媒水流量和温度来稳定压缩机的吸气温度；

活塞式压缩机性能测定.

活塞式压缩机性能测定 一、实验目的 1学习测定活塞式压缩机排气量的基本方法，了解活塞压缩机工作性能及原理； 2 按公式计算活塞式压缩机的排气量，求出公式计算值与实测值的相对误差，并根据所学知识对产生误差原因进行讨论。 3 掌握用计算机测绘示功图的基本知识、并根据示功图分析压缩机的运转情况。 4 了解计算机进行压力、温度采样的基本方法。 二、实验原理 1 排气量的测定 我国多采用喷咀截流法测量压缩机的排气量 , 其测试装置和喷咀均应符合国家标准。 压缩机将吸入气体经压缩升压后，排入储气罐稳压，经调节阀进入低压箱降压整流，再经节流喷咀喷出，喷咀前后形成压差，压差值由压力传感器采集，喷嘴前气体温度由温度传感器采集，压缩机转数由霍尔接近开关得到，其数据在计算机控制界面上均有显示，据公式便可计算出该运转状态下的排气量。 2 示功图的测绘 通过在压缩机气缸盖上安装的压力传感器将气缸内的压力转变为微弱的电压信号，经过 ADAM3016调理模块处理信号之后，通过接线端子板及一根37pin 电缆连接线与PCL －818L 数据采集板相连。环境温度等其他参数通过相应的传感器及变送器，以相同的连接方式进入数据采集板。皮带轮附近安装有霍尔接近开关，皮带轮与接近开关在压缩机曲轴每旋转一周开始的时候，产生一个脉冲开关信号，利用它作为开始采样的启动信号。对应任一压力值的气缸容积可以通过简单的数学计算得到。数学计算过程如下： 假定活塞压缩机一个工作循环内取样次数为n （可由计算机来设定），则对应的第?个采样点活塞在气缸中的位移s 为 ()???? ??? ????? ??α--+α-=2 2sin )L r (11r L cos 1r s 式中 α ─ 曲轴（曲柄）的转角，n 360i ?=α（?＝0，1，2，…，n ） r ─ 曲轴（曲柄）半径，本实验 r ＝57mm

压气机的性能

压气机的性能 压气机在工程上应用广泛，种类繁多但其工作原理都是消耗机械能（或电能）而获得压缩气体，压气机的压缩指数和容积效率等是衡量其性能优劣的重要参数，本实验是利用微机对压气机的有关参数进行实时动态采集，经计算处理，得到展开的和封闭的示功图，从而获得其平均压缩指数n、容积效率，指示功、指示功率P等性能参数。 一、实验目的 1．掌握用微机检测指示功，指示功率，压缩指数和容积效率等基本操作测试方法； 2．掌握用面积仪测量不同示功图的面积，并计算指示功，指示功率，压缩指数和容积效率。 3．对微机采集数据和数据处理的全过程和方法有所了解。 二、实验装置及测量系统 本实验装置主要由压气机和与其配套的电动机以及测试系统所组成，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2-1所示。 压气机的型号：Z——0.03/7 气缸直径：D=50mm，活塞行程：L=20mm 连杆长度：H=70mm，转速：n=1400转/分 为获得反映压气机性能的示功图，在压气机气缸上安装了一个应变式压力传感器，供实验时输出气缸内的瞬态压力信号，该信号经桥式整流以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板转换为数值量，然后送到计算机，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和封闭的示功图，详见图2-2和图2-3。

三、实验原理 1．指示功和指示功率 指示功——压气机进行一个工作过程、压气机所消耗的功，显然其值就是P—V图上工作过程线cdijc 所包围的面积，即 式中S——测面仪测定的P—V图上工作过程线所围的面积（mm2） K1——单位长度代表的容积（mm3/mm）；即 L——活塞行程（mm）； ——活塞行程的线段长度（mm）； ——单位长度代表的压力（at/mm）； ——压气机排气工作时的表压力（at）； ——表压力在纵坐标上对应的高度（mm）； P——指示功率，即：单位时间内压气机所消耗的功，可用下式表示： 式中N——转速（转/分）。 2．平均多变压缩指数 压气机的实际压缩过程介于定温压缩与定熵压缩之间，即多变指数n的范围为，因为多变过程的技术功是过程功的n倍，所以n等于P—V图上压缩过程线与坐标轴围成的面积同压缩过程线与横坐标轴围成的面积之比，即： 3．容积效率（） 由容积效率的定义得：

制冷压缩机性能测试实验

制冷压缩机性能测试实验 试验台简介 本试验台采用图1所示系统，通过阀门的转换，可进行制冷压缩机性能测试实验、冷水机组性能实验、水-水换热器性能实验和水泵性能实验。 制冷压缩机性能实验系统由压缩机、冷凝器、蒸发器、电子膨胀阀、恒温器电参数仪等设备组成。压缩机吸气压力、吸气温度、排气压力分别控制在国家标准规定的状态下。吸气温度由恒温器2调节蒸发器冷媒水进口温度T9控制，吸气压力由电子膨胀阀控制，排气压力由恒温器1调节冷凝器冷却水进口温度T7控制。压缩机的实际制冷量由通过蒸发器的冷媒水进出口温度和流量测出，冷凝换热量由通过冷凝器的冷却水进出口温度及流量测得。由此得到压缩机的主辅测质量流量，进而计算出标准工况下的主辅侧制冷量。压缩机的输入功率由电参数仪测得。在制冷系统内部安装多个压力和温度测点，可以方便地确定系统内部的状态。 冷水机组性能实验系统，由压缩机、冷凝器、蒸发器、热力膨胀阀、恒温器等设备组成。实验时，可以设置不同的冷媒水和冷却水温度。冷水机组冷媒水进口温度通过调节恒温器2中的电加热器控制，冷却水进口温度通过调节恒温器1中的电加热器控制，而出口温度则通过阀门调节。冷水机组的输入功率通过电参数仪表测得。冷水机组的制冷量由通过蒸发器的冷媒水进出口温度和流量测出，冷凝换热量由通过冷凝器的冷却水进出口温度及流量测得。同时在系统中加入了相应的温度和压力测点，可以使学生能更加深入地了解冷水机组的工作特性。 水－水换热器性能实验系统，由冷水机组、恒温器、流量计、水泵等设备组成。冷热侧流体分别通过冷水机组和恒温器1获得。换热器冷侧和热侧流体进口温度分别通过恒温器2和恒温器1控制。通过测量换热器两侧流体进出口温度和两侧的流量，可以求出换热量，在已知换热面积的前提下，可以求出换热器的换热系数K。 水泵性能实验系统，由水泵、流量计、电参数仪等设备组成。水泵的流量通过流量计测得，水泵的扬程通过水泵进出口压力变送器测得。在水泵的出口处设立调节阀，通过改变阀门的开度来改变水泵进口处的参数，获得水泵变工况运行特性曲线。

压缩机性能实验指导书

活塞式压缩机性能实验台实验指导书 重庆科技学院机械设计制造教研室 2010.3

活塞式压缩机性能实验 实验指导书 一、实验目的 1. 了解活塞式压气机的工作原理及构造，理解压气机的几个性能参数的意义。 2. 熟悉用微机测定压气机工作过程的方法，采集并显示压气机的示功图。 3. 根据测定结果，确定压气机的耗功W C、耗功率P、多变压缩指数m、容积效率ηv 等性能参数，或用面积仪测出示功图的有关面积并用直尺量出有关线段的长度，也可得出压气机的上述性能参数。 二、实验原理 本活塞式压缩机性能实验台，采用传感器技术，在微机控制下采集处理数据，绘制压缩机的示功图，并据此进行压缩机性能指标的计算和热力过程的分析，以加深对压缩机热力学原理的理解，提高运用微机对实验压缩机进行性能分析的能力。通过该实验能加深学生对压缩机工作过程的理解。 压气机的工作过程可以用示功图表示，示功图反映的就是气缸中的气体压力随体积变化的情况。本实验的核心就是用现代测试技术测定实际压气机的示功图。实验中采用压力传感器测试气缸中的压力，用接近开关确定压气机活塞的位置。当实验系统正常运行后，接近开关产生一个脉冲信号，数据采集板在该脉冲信号的激励下，以预定的频率采集压力信号，下一个脉冲信号产生时，计算机中断压力信号的采集并将采集数据存盘。显然，接近开关两次脉冲信号之间的时间间隔刚好对应活塞在气缸中往返运行一次(一个周期)，这期间压气机完成了膨胀、吸气、压缩及排气四个过程。 实验测量得到压气机示功图后，根据工程热力学原理，可进一步确定压气机的多变指数和容积效率等参数。 另外，通过调节储气罐上的节气阀的开度，以改变压气机排气压力实现变工况测量。 三、实验装置 实验装置简图如图1所示，主要由YQJ-V型活塞式空气压缩机(包括压气机本体、电动机、储气罐及节气阀等)和测试系统（包括压力传感器、磁电脉冲传感器、A/D采集板和计算机等）组成。系统总面貌如图2所示。 为了获得压气机工作过程的封闭示功图，对压气机气缸缸体、缸盖、飞轮等进行了改造，通过特殊设计的接头将气缸中的瞬时压力直接引出到压力传感器。另外在压气机飞轮上安装感应头，用接近开关产生曲轴转角所对应的活塞下止点的脉冲信号；下止点两次脉冲信号用来控制数据采集的始末，以达到压力和活塞位置两信号的同步。计算机采集板实时采集这两个信号，经过数据处理即可得到压气机的实际示功图。

制冷压缩机性能综合实验指导书

制冷压缩机性能实验 一、实验目的 1、了解压缩机性能测定的原理及方法； 2、了解蒸气压缩式制冷的循环流程及各组成设备； 3、测定蒸气压缩式制冷循环的性能； 4、理解与认识回热循环； 5、比较单级蒸气压缩制冷机在实际循环中有回热与无回热性能上的差异； 6、熟悉实验装置的有关仪器、仪表，掌握其操作方法。 二、实验原理 1、单级蒸气压缩制冷机的理论循环 图1显示了压力－比焓图上单级蒸气压缩制冷机的理论循环。压缩机吸入的是以点1表示的饱和蒸气，1－2表示制冷剂在压缩机中的等熵压缩过程；2－3表示制冷剂在冷凝器中的等压放热过程，在冷却过程22'-中制冷剂与环境介质有温差，放出过热热量，在冷凝过程32'-'中制冷剂与环境介质无温差，放出比潜热，在冷却和冷凝过程中制冷剂的压力保持不变，且等于冷凝温度T K 下的饱和蒸气压力P K ；（33-'）是液态再冷却放出的热量；3－4表示节流过程，制冷剂在节流过程中压力和温度都降低，且焓值保持不变，进入两相区；4－1表示制冷剂在蒸发器中的蒸发过程，制冷剂在温度T 0、饱和压力P 0保持不变的情况下蒸发，而被冷却物体或载冷剂的温度得以降低。 图 1 2、有回热的单级蒸气压缩制冷理论循环 为了使膨胀阀前液态制冷剂的温度降得更低（即增加再冷度），以便进一步减少节流损

失，同时又能保证压缩机吸入具有一定过热度的蒸气，可以采用蒸气回热循环。 图3示为来自蒸发器的低温气态制冷剂1，在进入压缩机前先经过一个热交换器——回热器。在回热器中低温蒸气与来自冷凝器的饱和液体3进行热交换，低温蒸气1定压过热到状态1'，而温度较高的液体3被定压再冷却到状态3'，回热循环1'—2'—3—3'—4'—1—1'中，3—3'为液体的再冷却过程，过热后的蒸气温度称为过热温度，过热温度与蒸发温度之差称为过热度。 根据稳定流动连续定理，流经回热器的液态制冷剂和气态制冷剂的质量流量相等。因此，在对外无热损失情况下，每公斤液态制冷剂放出的热量应等于每公斤气态制冷剂吸收的热量。也就是说，单位质量制冷剂再冷却所增加的制冷能力△q0（面积b'4'4bb'）等于单位质量气体制冷剂所吸收的热量△q（面积a11'a'a）。由于有了回热器，虽然单位质量制冷能力有所增加，但是，压缩机的耗功量也增加了△w0（面积11'2'21）。因此，回热式蒸气压缩制冷循环的理论制冷系数有可能提高，也有可能降低，应具体分析。 图3 采用回热器的优点： （1）对于一个给定的制冷量，制冷剂流量减少。 （2）在液体管路上气化的可能性减少（特别是在管路较长的情况下）。 （3）在压缩机的吸气管道上，可减少吸入外界热量。 （4）在压缩机吸气口消除液滴，防止失压缩。 3、单级压缩蒸气制冷机的实际循环与简化后的实际循环 实际循环和理论循环有许多不同之处，除了压缩机中的工作过程以外，主要还有下例一些差别。 （1）热交换器中存在温差，即冷却水温度T低于冷凝温度T K，且T是变化的（进口温度低，出口温度高）：载冷剂或冷却对象的温度T0，载冷剂的温度也是变化的（进口温度高，出口温度低）。

往复压缩机性能综合测试实验指导书综述

实验一往复压缩机性能综合测试 一、实验目的 1.通过实验掌握压缩机压力、温度、功率、排气量，转速等有关性能参数的测 量方法。研究空气压缩机在转速一定时各状态参数之间的相互关系，并给出压缩机在不同压力比时，压缩机的容积系数，等温效率以及轴功率的变化曲线。 2.指示图的录取方法（即气缸内变化压力的测量方法），并对录取的指示图进 行分析研究，深入了解单级压缩机实际工作过程的物理本质。利用录取的指示图计算压缩机的指示功率，压缩机的容积系数和气阀功率损失。通过实验分析影响气量、功率的各个因素。 3.熟悉位移传感器的特性要求和使用方法，掌握气阀运动规律的测试方法；对 所录取的气阀阀运动规律进行分析研究并计算提前和延后关闭角。 二、实验原理 1.压缩机性能实验 依据GB/T 3853-1998的附录A《一般用容积式空气压缩机性能试验》（规范性附录）的要求进行。对于移动式小型空气压缩机，多为风冷、单级压缩，被测系统只有压缩机和储气罐，没有独立的冷却器（储气罐兼作后冷器）。性能试验应在规定的保证工况（规定的环境压力、温度）下进行，最终测定或计算出空压机的排气压力、排气温度、标准容积流量、转速、轴功率、比功率和效率等7个指标。为此需对整个空压机系统的多个热力学参数和机械参数进行测量。其中空压机热力学参数包括：吸气温度、排气温度、吸气压力、排气压力、储气罐压力和出口容积流量。有些参数需要多个测点。其中，压力测量仪表的误差应在±0.4%以内，大气压力在±0.15%以内；吸排气温度和冷却水温度测量的绝对误差应在±0.2℃以内，由于空压机最高排气温度不高于200℃，相当于±0.1%。2.排气量的测定 我国多采用喷咀截流法测量压缩机的排气量，其测试装置和喷咀均应符合国家标准GB15478-1995的规定。

压气机性能试验台操作规程

压气机性能试验台操作规程 一准备 1 安装好试机，检查压进、压出、涡进、涡出、油进、油出6个接口是否对准，拧紧，回油畅通。 2 打开电门，预热机油至60℃。 3检查压进、压出、涡进、涡出4接口的测温装置是否接通，测压管无折叠，无阻塞，无积水,各U形管液面是否在O线上。4小开风源进气阀门，检查各接合面是否密封，不得漏气。 5检查控制台面版各仪表是否正常。 二冷吹 1 关闭自循环阀。 2 开大压气机出气阀。 3 逐渐开大风源送风阀，直至增压器达到所测最低转速时为止。 4 根据该工况流量计压差等分8-10个点，分别测录各工况的压前、压后、涡前、涡后的温度与压力及相应流量计压差、温度。 5 输入上述参数，即得对应的压比、流量和绝热效率。 6.每个工况稳定3-5分钟后测录数据。 7 出现湍振时，立即放大压气机出气阀,稳定5min后再测。 8 同一方法测录高一档等转速线的相应参数。一般测录6-8条等转速线。 三热吹 1 适当关小风源送风阀。

2 接通点火电源，着火后油门由小逐惭开大，当达到所测增压器转速后，稳定5分钟开始测录上述参数。 四自循环 1 热吹时逐惭开大自循环闸阀，同时逐惭关闭压后出气阀及风源送风阀。 2 当全部关闭压后出气阀及风源送风阀时油门应该在最小开度上。 3 适当加大油门，自动提高增压器转速，直至所需转速值，稳定3-5min再测。 五注意事项： 1 进油压力小于0.15MPa时应停机，立即检查原因，排除故障后再试。 2 涡前温度不得超过650℃，1小时内不得超还750℃。特殊材质可根据耐高温程度适当提高涡前温度。 3 最高转速不得超过规定值。 4 机油温度不得超过设定值±1℃。 5 喘振时立即开大压后出气阀或关小风源送风阀。 6 试验时严防U形管汞及水柱外溢。一旦汞柱溢出，立即清除现场，以防污染环境。 六停机 1 关闭燃烧室油门。 2 冷风吹5分钟后关闭风源送风阀。

《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