空气压缩机排气量的测定
空气压缩机排气量的测定方法主要有两种，即直接测量法和间接测量法。直接测量法如贮气罐(风包)测量法，它直接测定某一时间间隔内流进贮气罐的压缩空气量，由此再推算出空气压缩机排气量。间接测量法如使用节流装置，在同一时间内保持空气压缩机排出气体状态稳定不变的情况下，测定流过节流孔前后的有关动态参数，然后通过计算以求出空气压缩机排气量。
贮气罐法测定排气量简单易行，但由于不易正确测得温度值，因而经常使计算的排气量有某些误差。为了获得比较准确的排气量，多采用间接测量法，如已被广泛使用的喷嘴和孔板测量方法，在测定时虽然要制造较多的设备和做较大量的准备，但只要严格按有关技术规范，安装要求及规定方法去进行制造和使用，便可获得较为准确可靠的测定结果。
孔板法
1）测定排气量的仪表和布置如表7和图3。
表7 孔板测定时所需的仪表
仪器名称规格数量备注
压力表0～16kg／cm21只安装在贮气罐上
压力表0～10kg／cm21只安装在一级气缸排气管上
温度计O～100℃4只分别测一级吸气温度及冷却水用
温度计0～200℃3只测一、二级排气温度和二级进气温
度
U形差压计1000mm 1只测孔板前后的压力差
U形差压计500mm 1只测滤风器及吸气管道的阻力
大气压力表1只测当地大气压力
转速表1只用闪光法时，可改成携带式日光灯
孔板按需要1套参照图6制造
测电机仪表见第六章
图3 孔板测排气量布置图
1一空压机；2一贮气罐；3—压力表；4一调节闸门；5一测温计；6一孔板；
7一差压计；8一均衡阀；9一旋塞；10一放油水旋塞
2)排气量按下式计算
(式4)
式中 Q。——标准状态下空气压缩机的排气量(m3／min)；
α——孔板流量系数由图5-4 a、b、c、d查得。实际使用管径D在图中未表示时，可用插入法求得；
ε——空气膨胀校正系数，在实际测定时，其值主要受孔板前后压差与孔板前压
力之比值()的影响，当比值愈小时l其值渐近于1。例如当比值小于或等于0．05时，则ε≈0.97。可由图5a、b查得，对空气K=1.4(空气绝热膨胀系数)；
d——孔板直径 (mm)；
H一—孔板前后的压力差(mmHg)；
T、T1——分别为标准状态下和孔板前空气绝对温度(o K)；
p、p
——分别为标准状态下和孔板前空气绝对压力(kg／m2);
1
γ——标准状态下空气比重(kg／m3)。
m——孔板孔径与管径断面积比值()2
图4a 孔板流量系数α与m、D关
图4c 孔板流量系数α与m，D关系图
图4b 孔板流量系数α与m、D关系图
图4d 孔板流量系数α与m，D关系图
在选择孔板孔径前，应按下式验算雷诺数。即
D——排气管内径(mm)；
一—工作状态下空气的比重(kg/m3)；
γ
1
ν——工作状态下空气的运动粘度(m2/s)；
μ——工作状态下空气的动力粘度（kg·s/m2）,查表8。
（式6）
粘度单位换算：
运动粘度ν：1厘米2/秒=1沲；1毫米2/秒=1厘沲
（1cm2/s=1st）(1mm2/s=1cs)
图5a 确定膨胀系数ε曲线图图5b 确定膨胀系数ε曲线图
表8不同温度下空气的动力粘度
空气温度o C-20-1001020406080100 106μkg.s/m2 1.59 1.65 1.71 1.77 1.83 1.95 2.07 2.19 2.33
表9 m和极限雷诺数Re K的关系
m Re
K m Re
K
0.05 2.3×104 0.40 13×104 0.10 3.0×1040.45 16×104 0.15 4.5×1040.50 18.5×104 0.20 5.7×1040.55 21×104 0.25 7.5×1040.60 24×104 0.30 9.3×1040.65 27×104 0.35 11×1040.70 30×104
1米2/秒=104沲（1m2/s=104st）
动力粘度μ：1达因·秒/厘米2=1泊=106微泊（1dn·s/cm2=1p=106μp）
1公斤·秒/米2=98.1泊（1kg·s/m2=98.1p）
ν=μ/ρ=μg/γ(5-7)
式中ρ——工作状态下的空气密度（kg·s2/m4）； g——重力加速度g：9．81(m／s2)；
上述求得的Re值应使其大于或等于表9中所列的极限雷诺数Re
K 值，Re
K
值也可查图从而
选择合适的孔板孔径与管径的断面积比值m(d2／d2)。
图6 标准孔板的主要相对尺寸
(—>表示流动方向)上部分：环室取压；下部分：钻孔取压3)按选定的m值，求得孔板的孔径d。孔板的制造按图6加工，并应遵守：
(1)应修整内孔表面，使其光滑。孔口的边缘需保持锐棱，不得呈圆形。
(2)孔径允许偏差，当m《0．45时为±0．001d，当m>0．45时为±0.0005d。
(3)匀压室的间隙C最大不得大于0．03D,无匀压室时测压孔的位置距平板平面不得大于0.03D。
(4)当管径D≤200毫米时，S≥F。
D>200毫米时，S≥1/2F
其中 S——匀压室的断面积(a×b)，
F——匀压室间隙的环形面积（πDC)。
(5)孔板应选用不生锈和耐腐蚀的金属材料制成。
4)安装测试时，应注意：
(1)孔板要与管路同心，端面和中心垂直，连接处应使用止口。
(2)孔板与管路的接口不允许有凸台。在孔扳前2D内的管路内表面要平坦，不得有疤瘤。
(3)匀压室体之间加垫时，在紧固后环形间隙C应符合标准尺寸的规定。
(4)孔板前后管径应相等。对有匀压室孔板，其前的管路直线部分的长度不小于10D～40D，可参照图4-24a、b确定。对无匀压室的孔板，其长度应为有匀压室的长度的2倍。
(5)孔板后的管路直线部分长度应不小于5D。
(6)孔板应安装在管道的直线部分的水平段、垂直段或倾斜段。以安装在管道上升的垂直段最为合适，因为这样可以避免压缩空气中分离出来的油和水。在水平段或倾斜段安装时应按图7所示，加装放油、水旋塞阀。
图7 在节流装置上设置放油、水旋塞
1-至差压计； 2-放油水旋塞
(7)在孔板前的管道上安装温度计，其与孔板的直线距离长l应符合
当 d≤0.02D时 l≥4D
当 d≤0.04D时 l≥10D
当 d≤0.15D时 l≥30D
其中d为温度计套筒的直径。
(8)在测量排气量时，应按图5-3的要求安装U形差压计，操作时应按照：
①打开均衡阀；
②先打开靠近孔板处带“+”号的旋塞，后打开带“-”号的旋塞；
③先打开靠差压计的带“十”号的旋塞，后打开带“-”号的旋塞；
④关闭均衡阀。
(9)各处读数应在压力、温度稳定时同时读取。
喷嘴法
根据气体通过喷嘴前的压力高低，喷嘴法可分为高压测定法和低压测定法两种。高压测定法是在排气管道上装设喷嘴，测出喷嘴前后压力差以求得空气压缩机的排气量。它与用喷嘴测定水泵流量法相似，可仿照进行。低压法亦称低压箱法，它是利用接在贮气罐出来的排气管上的低压箱及与之相连的喷嘴来测量的。下面介绍化工通用机械专业标准(THl8-59)对低压箱喷嘴测定法的有关规定。
1)本法适用于排气量(指吸入状态)：0.03—516米3／分：
喷嘴前后压力差:250～1000毫米水柱。
2)测定空气压缩机排气量所需用的主要设备及布置，如图1所示。
图1 低压箱测排气量主要设备及布置图
1-排气管； 2-储气管； 3-压力调节阀； 4-隔板； 5-异板； 6-低压箱；
7-喷嘴； 8-温度计； 9-测量管内径3～6毫米接U形差压计； 10-喷嘴
3）空气压缩机排气量按下式计算：
（式3）
——吸入状态下空气压缩机的排气量（m3/min）；
式中 Q
c——喷嘴系数；
d——喷嘴直径（mm）；
O)，
H——喷嘴前后的压力差(mmH
2
p
——空气压缩机吸入空气的绝
o
对压力(kg／cm2)；
To——空气压缩机吸入空气的绝对温度(0K)；
——喷嘴前空气的绝对温度
T
1
(0K)。
4)空气压缩机各级压力的分布情况，由压力表读取，测量的误差不得超过±4％。
5)低压箱的最小内径不得小于60毫米，一般喷嘴在50.8毫米以下时，低压箱均用内径205毫米的钢管制成。
6)各连接处均应牢靠，以免在测量过程中产生松动或漏气现象。对喷嘴的连接处和测压管、温度计接头处，应进行气密性检验。
7)U形水柱差压计刻度应不大于1毫米，为避免毛细管作用，所采用的玻璃管内径不小于12毫米。
8)空气压缩机进气温度及喷嘴前空气温度，用温度计测量(采用多只温度计者在计算时取其平均值)，测量的误差不得大于0.5℃。
9)喷嘴直径根据空气压缩机名义排气量由表4和表5决定。喷嘴系数根据喷嘴前后的压力差、喷嘴前空气绝对温度由图2及表6决定(排气量在7米3／分以上者用表5喷嘴)。
10)为使喷嘴保持光滑防止锈蚀，喷嘴必须用青铜、黄铜、铸铝等防锈蚀材料制成。
11)喷嘴内圆柱表面的椭圆度和圆锥度，应不大于2级精度喷嘴直径公差，喷嘴内表面应光滑，圆弧部分和圆柱部分应相切，不得有接痕等不良现象。
12)测定空气压缩机排气量应注意的事项
(1)在测定排气量前，应检查所有测量仪器的准确度；
(2)喷嘴内表面应保持清洁,测定时应使喷嘴射出气流呈自由状态，无任何阻挡。隔板钻孔在气流进入侧应倒角；
(3)对连接管道及各接头部分进行检查，若有松动漏气现象时，应予以消除；
单位： mm(除L管螺纹为英寸外)
d 3.18 4.76 6.35 9.52 12.70 19.05 25.40 34.92
A 4.37 6.35 8.33 12.70 17.07 25.40 33.74 46.44
B 1.59 2.38 3.18 4.76 6.35 9.53 12.70 17.46
C 50.80 50.80 50.80 50.80 50.80 60.33 60.33 82.55
E 1.59 2.38 3.18 4.37 5.95 8.73 11.91 16.27
F 3.18 4.76 6.36 9.13 12.3 18.26 24.61 33.73
G 5.56 8.33 11.11 16.27 21.83 32.94 43.66 59.93
H 40 40 40 40 40 42 42 64
I 14 14 14 14 14 14 14 20
J 20 20 20 20 20 24 24 32
K 48 48 48 48 48 60 60 90
L
(7)测量各项数据应尽可能在同一时间内读取；
单位：mm
d 50.8 63.50 76.20 101.60 127.00 152.40 203.20 254.00 304.80
A 25.40 31.75 38.10 50.80 63.50 76.20 101.60 127.00 152.00
B 67.82 84.59 101.60 135.39 169.42 203.21 271.03 338.60 406.42
C 87.38 109.22 131.07 174.51 218.19 261.88 349.26 436.64 524.02 E 23.88 29.12 35.82 47.50 59.44 71.38 95.25 118.88 142.75 F 49.28 60.87 73.92 98.30 122.94 147.58 196.85 245.88 295.16 G 33 45 58 82 103 128 175 220 265 H
22 22 22 22 26 26 32 32 40 I 16 16 16 16 20 20 22 26 30 J 280 280 280 345 485 485 638 700 815 K 242 242 242 300 432 432 578 635 750 L
95 110 120 145 180
200 250 320 375 螺钉孔数 8 8 8 8 12
12 16 20 20
可测最小排气量
（m 3
/min ）
7.185 11.076 16.188 28.684 45.156 64.184 115.020 180.34 258.44
可测最大排气量 （m 3
/min ）
14.370 22.152 32.376 57.368 89.744 128.084 230.04 357.84 516.88
表6 喷嘴系数表
C 0.933 0.944 0.950 0.957 0.960 0.965 0.969 0.973 0.979 0.982 0.984 0.988 0.991
D 0.936 0.947 0.953 0.958 0.961 0.967 0.971 0.975 0.981 0.983 0.986 0.990 0.992
E 0.940 0.949 0.955 0.960 0.963 0.969 0.973 0.977 0.982 0.985 0.988 0.992 0.994
F 0.943 0.951 0.956 0.961 0.965 0.970 0.974 0.979 0.983 0.986 0.990 0.992 0.994
G 0.945 0.953 0.957 0.963 0.966 0.972 0.976 0.980 0.984 0.988 0.992 0.993 0.995
H 0.947 0.995 0.958 0.964 0.968 0.973 0.977 0.981 0.986 0.990 0.992 0.994 0.995
I 0.949 0.956 0.959 0.965 0.969 0.974 0.979 0.983 0.988 0.991 0.993 0.994 0.995
J 0.951 0.957 0.960 0.966 0.970 0.976 0.980 0.984 0.990 0.992 0.994 0.995 0.995 K 0.953 0.958 0.961 0.967 0.971 0.977 0.981 0.985 0.990 0.992 0.994 0.995 0.995 L 0.995 0.960 0.963 0.969 0.973 0.978 0.982 0.986 0.991 0.993 0.995 0.995 0.995 M 0.957 0.961 0.965 0.970 0.974 0.980 0.983 0.988 0.992 0.994 0.995 0.995 0.995 N 0.958 0.963 0.966 0.972 0.976 0.982 0.985 0.990 0.993 0.994 0.995 0.995 Q0.995 O 0.959 0.964 0.968 0.973 0.977 0.983 0.986 0.991 0.994 0.995 0.995 0.995 0.995 P 0.960 0.965 0.969 0.975 0.979 0.984 0.988 0.992 0.994 0.995 0.995 0.995 0.995 Q 0.961 0.966 0.970 0.976 0.980 0.985 0.990 0.992 0.995 0.995 0.995 0.995 0.995 R 0.962 0.967 0.971 0.977 0.981 0.986 0.990 0.993 0.995 0.995 0.995 0.995 0.995
嘴前气体的温度t l℃(喷嘴前的气体绝对温度T=(273+t1)o K）
图2 喷嘴系数
贮气罐法
贮气罐法测定排气量比较简单，它不必增添专用仪表和设备。在空气压缩机日常运行中亦
可由司机人员进行测定。但由于贮气罐容积小，充气时贮气罐压力很快就升到工作压力，因
此贮气罐内空气温度变化迅速，常用的水银温度计反映迟缓，而使读取温度较实际为低。另
外所测到的排气量是从某个压力变到另一个压力过程中的排气量，而空气压缩机的排气量是
随其排气压力升高而略有减少。我们测定都是从小于工作压力开始，达到工作压力截止。由
于上述原因，所以使实测排气量偏大。为了克服这些缺点，建议采用半导体点温计来代替水
银温度计，因为点温计是利用半导体热敏电阻作为感温元件，能迅速地测量出温度的微小变化。如68-A型半导体点温计由上海精艺仪表厂生产，测温范围为0～150℃和150—300℃。还有南通电表厂生产的半导体温度计，测温范围为0～150o C。此外用双贮气罐法代替单贮气罐法可以保持在不变工作压力下进行测定。这样就能比较准确地测得空气压缩机的排气量。
在用贮气罐法测定排气量之前，应充分检查调压器、安全阀的动作，确认可靠后才能进行。在计算全部充气容积时，应充分估计到贮气罐内与排气管壁的积垢状况，力求充气容积准确。
测定所需仪表见表10。
表10 贮气罐法测排气量所需仪表
仪表名称单位规格数量备注
压力表Kg/cm3 0～16 1 接装在贮气罐上
压力表Kg/cm3 0～6 1 接装在一级气缸排气管上
半导体点温计
（或温度计）
0C 0～200 2 插入贮气罐中，插入深度>200mm
水银温度计0C 0～100 3 测大气和冷却水进、出温度
铁壳温度计0C 0～200 3 测一、二级气虹排气及二级气缸
进气温度
秒表 1 测充气时间
转速表 1 用闪电法时用日光灯
大气压力表
电气仪表
1 见电动机一章
1．单贮气罐测定排气量的顺序
(1)测定前先使空气压缩机停止运转，关闭与管网相通的阀门。检查从空气压缩机至贮气罐的全部接头处与压盖是否漏气，消除漏泄点。将贮气罐内空气放尽。
(2)开动空气压缩机。
(3)当贮气罐内压力达到p
1
(一般表压为2—3公斤／厘米2)的同时，秒表开始计时并记录半导体点温计、压力表读数。
(4)当贮气罐内压力达到工作压力或额定表压力p
2
时，立即停止秒表和空气压缩机，记录
压力由p
1升至p
2
的时间、压力p
2
和对应于p
2
时的压气温度。
(5)排气量按下式计算
(式8)
式中 Qo—一换算为吸入状态下空气压缩机的排气量（m3/min）；V—─贮气罐及其相连管道的容积（m3）；
或
（式9）
2．双贮气罐测定排气量的布置如图8。其测定顺序：
（1）要全部检查并确认测定区域内各连接处和压盖处无漏气现象。
(2) 关闭阀门3，开动空气压缩机，使贮气罐内的压力达到工作压力p
2
。
图8 双贮气罐测定排气量布置图
1、2一贮气糟；3、7一阀门；4、5一压力表；6一温度计；；8一旋塞；
9—空气压缩机
(3)打开阀7、 8使贮气罐2与大气相通。并适当调节阀3，使压力表4所指示的压力保
持不变，且等于工作压力。
(4)当贮气罐2内的空气达到稳定状态后，可用温度计6测量贮气罐2的平均温度T
1
,并
由压力表5读取压力P
1
。
(5)迅速关闭旋塞8和阀门7，开启阀门3向贮气罐2充气，同时调节阀门3，使贮气罐
1内压力始终保持在工作压力P
2
不变。
(6)在关闭旋塞8的同时，用秒表开始记时，并使贮气罐2内的压力由p
1升至p
2
。
(7)当贮气罐2内压力达到工作压力P
2
时，立刻停止秒表，并停止空气压缩机。同时关闭
阀门3，计算充气时间t和读取温度计6所指示的温度T
2
。
(8)排气量的计算与单贮气罐的讨算与公式(式8)相同，其中充气容积V应该是阀门3至阀门7，包括贮气罐2的全部充气容积。
如温度计6不能反映出温度的迅速变化所读取的温度不准确，亦可记录贮气罐2内空气由T2降至与T1相等时的对应压力P3，再按(式9)式计算排气量。