活塞式压缩机性能实验

活塞式压缩机性能实验

一、实验目的
1、了解压缩机主要零部件结构及工作性能、排气量测定；
2、了解运动机械做工及功率消耗；
3、掌握压缩机P—V图的测试方法；
4、测试示功图、轴功率。

二、实验原理
活塞式压缩机是一种容积式压缩机，它依靠气缸容积进行周期性变化而工作。气缸与活塞端面之间形成的封闭容积是活塞式压缩机的工作容积，曲柄连杆机构推动活塞不断在气缸中作往复运动，使气缸通过吸气阀和排气阀的控制，依次地进行吸气—压缩—排气—膨胀过程，从而实现压缩机的工作循环过程。
对于往复活塞压缩机的实际工作情况，可以通过它的实际P—V图进行研究。实际压缩和理论循环相比较有一定区别：1、受到余隙影响。气缸具有余隙容积。当活塞处于止点位置时，在活塞和气缸盖之间的间隙及气缸到气阀的通道空间内，在排气行程终了时残留有压力为排气压力的气体，当活塞从止点往回运动时，余隙容积中的气体膨胀，当膨胀至气体压力低于名义吸气压力时，才能吸入新鲜气体。所以，由于余隙的存在，使气缸的实际吸气容积小于气缸容积，也小于行程容积。2、气阀的影响。气体通过气阀和管路时，由于沿程和局部阻力而产生压力损失，所以在吸气期间，气缸内的压力总是低于名义吸气压力。而吸入阀的开始开启到全开更需克服较大的局部阻力，因此该时刻的气缸内压力就更低。3、热交换的影响。压缩机工作一段时间后，气缸各部分的温度基本趋于稳定，其值高于气体吸入温度，低于排出温度。而气体在每一循环中，传热的情况在不断地变化。如在压缩开始时，气体温度低于气缸温度，气体就从气缸取得热量而提高本身温度，此时的压缩过程指数m＞k。随着压缩过程的进行，气体温度不断提高，气体与气缸的温差逐步减小，到某一瞬时，温差为零，此时压缩过程从多变过程成为绝热过程，即m＝k。以后气温高于气缸温度，气体向气缸传热，进行多变压缩过程，即m＜k。膨胀过程与此类似。所以，对压缩机进行实际的示功图的测定具有重要意义，且要注意实际循环过程与理论循环过程两者示功图的区别所在。
压缩机的排气量通常是指单位时间内压缩机最后一级排出的气体换算到第一级进口状态的压力和温度时的气体容积值。压缩机的额定排气量是指特定进口状态的排气量。实际排气量与理论排气量的比值称为排气系数。排气系数的大小能够反映压缩机气缸行程容积的利用和机器的运转状况，可以用来评价机器的完善程度，是压缩机的重要参数。压缩机的排气量受到以下因素的影响：1、进气压力的影响。大气压力受到气温和海拔高度影响，对于已有的压缩机，其排气量随进气压力降低而降低，随进气压力增加而增加。2、进气温度的影响。降低吸气温度，可以提高吸气量，增加排气量。3、转速的影响。提高转速可以提高排气量，但要考虑机器的强度和振动等问题。4、余隙容积的影响。5、泄漏的影响。
通常用效率来衡量一台压缩机的完善性，工程上为了便于比较，常取理论循环所消耗的功率做为衡量实际压缩循环的基础，典型的理论循环有等温理论压缩循环和绝热理论压缩循环，他们的指示效率分别和压缩机轴功率之比就是等温轴效率和绝热轴效率。
测得压缩机配套电机的三相电流、三相电压和功率因素后，就能够得到电机的消耗功率，乘上带轮传动的机械效率ηd就得到传递到飞轮上的功率，再乘以联轴器的机械效率ηm，就可以得到传递到压缩机曲轴上的功率。再分别和等温理论压缩循环和绝热理论压缩循环的指示功率进行比较，得到压缩机的等温轴效率和绝热轴效率。

三、主要仪器设备
    3W—0.7/7C型活塞式压缩机，HD—91型闭式示功图测试仪，YB4322型示波器，压力传感器，热电偶温度计，电流表，电压表，功率因素表，转子流量计，压力表，温度计等

四、实验步骤
    1、观察压缩机结构形状，了解工作流程；
2、记录压缩机的名义吸气、排气压力，额定容积流量和排气温度等；
3、开启闭式示功图测试仪，预热10分钟；
4、开启压缩机，观察工作情况；
5、测量压缩机配套电机的三相电流、三相电压、功率因素；
6、测量压缩机的排气量、排气压力；
7、测量压缩机的吸气和排气温度；
8、测量压缩机的P—V图；
9、实验完毕，关机。

五、实验结果分析、讨论