实验二 压气机的性能

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。

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）。

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。

航空发动机原理与构造实验报告实验名称：小型轴流式压气机实验授课班级：100146C授课教师：姓名：学号：一、实验目的：1、加强对压气机流量特性的理解。

2、进一步提高动手能力。

二、实验内容：包括压气机相关参数的测量、计算以及流量特性曲线的绘制。

三、基本概念：压气机特性：压气机的性能参数增压比和效率随工作参数流量；转速；进入压气机空气的总温；总压的变化规律称为压气机特性。

压气机的流量特性：在进入压气机空气的总温和总压保持不变的情况下，压气机的增压比和效率随进入压气机空气的流量和压气机转速的变化规律称为压气机的流量特性。

四、试验台部件：1、进口导流盆。

2、可调进口导流叶片。

3、转子叶轮。

4、出口导流叶片。

5、动力系统。

、6、进口整流罩和出口整流锥。

7、出口节流阀。

8、试验台支架。

五、实验原理：压气机在任何转速下工作，在一定的流量范围内，随着流量下降，增压比上升；随着流量继续下降，增压比开始下降。

当减小到一定程度时，压气机进入不稳定工作。

这是由于气流量减小，气流轴后速度减小，气流的正攻角增大。

气流在叶背的分离将更严重，压气机的效率降低，增压比下降。

六、数据处理：数据如下表：Pt0（Pa）Tt0（K）P1（Pa）Pt4（Pa）P4（Pa）Mass（K/S）（度）20 99864 300.32 99828 99953 99917.13 1.78630 99876 300.33 99846 99992 99968.54 1.66540 99889 300.36 99867 100058 100035.13 1.39445 99895 300.37 99876 100083 100066.35 1.29050 99898 300.38 99886 100046 100044.24 1.048七、特性曲线绘制：通过得到静压升作为纵坐标。

把流量作为横坐标可得到流量特性图。

流量特性图八、实验总结：由流量特性图可以看出：初始阶段，随流量下降，增压比上升；达到峰值以后，随流量继续下降，增压比开始下降。

航空发动机设计手册第8册—压气机航空发动机作为飞机的心脏，其设计和性能直接影响飞机的安全和效率。

在航空发动机设计手册的第8册中，压气机是其中一个关键的部分，其设计和性能对发动机整体性能起着至关重要的作用。

在本文中，我们将深入探讨压气机的设计原理、工作特性以及对整体发动机性能的影响。

1. 压气机的基本原理压气机是航空发动机中的一个关键部件，其主要作用是将气体压缩，提高进气气流的压力和温度。

压气机通常由多级叶片和转子组成，通过叶轮的旋转将气体压缩，使其达到所需的进气压力。

压气机的设计需要考虑叶轮的叶片角度、叶片数目、叶片材料等因素，以实现高效、稳定的压缩过程。

2. 压气机的工作特性压气机在工作过程中会产生压力脉动和振动问题，这对发动机的可靠性和性能造成一定的影响。

在设计压气机时，需要考虑叶轮和转子的结构强度、动力平衡等问题，以减小振动和噪音，提高压气机的工作稳定性和可靠性。

压气机的流场特性对压气机的压缩效率和性能影响巨大，需要通过流场仿真和试验验证来优化设计。

3. 压气机对整体发动机性能的影响压气机的设计和性能直接影响整体发动机的性能和效率。

压气机的压缩效率、气动性能和工作稳定性会影响发动机的燃烧过程、推力输出和燃油消耗，直接关系到飞机的飞行性能和经济性。

在设计压气机时，需要综合考虑压气机与其他部件的协调配合，以实现最佳的整体性能和效率。

总结回顾通过对航空发动机设计手册第8册—压气机的深入探讨，我们对压气机的设计原理、工作特性以及对整体发动机性能的影响有了更深入的了解。

压气机作为航空发动机中的关键部件，在提高发动机性能和效率方面发挥着重要作用。

在今后的发动机设计和优化过程中，需要继续关注压气机的设计和性能问题，以实现更高水平的发动机性能和效率。

个人观点和理解作为发动机设计师，我深知压气机在航空发动机中的重要性。

压气机的设计和性能直接关系到整体发动机的性能和效率，对整个飞机的飞行性能和经济性影响巨大。

工程热力学燃气轮机循环中压气机的性能参
数计算
燃气轮机作为一种广泛使用的发电设备，通过燃烧燃气产生高温高压气体来驱动涡轮，并最终将动能转化为机械能。

其中，压气机作为燃气轮机的核心部件之一，负责将空气压缩到高压以供进一步燃烧，并直接影响燃气轮机的性能。

为了准确计算压气机的性能参数，我们首先需要确定以下几个关键参数：
1. 引入一些基本假设：
a) 压气机为等熵压缩过程，即输入质量流率不变且没有传热和传质；
b) 空气为理想气体，遵循理想气体状态方程；
c) 假设进口空气温度、进口静压和进口静温已知；
d) 忽略机械损失和内部流动效应。

2. 确定压气机的输入参数：
a) 进口空气温度 T_1；
b) 进口静压 P_1；
c) 进口静温 T_1.
3. 根据等墒压缩过程，利用理想气体状态方程可以得到压气机的输出参数：
a) 压气机出口压力 P_2；
b) 压气机出口温度 T_2.
4. 利用能量平衡方程来计算压气机的压缩功；
a) 由于忽略了机械损失和内部流动效应，压气机的压缩功可以近似为输入总焓减去输出总焓。

5. 计算压气机的绝热效率：
a) 利用绝热效率的定义，即实际压缩功与等熵压缩功之比，可以得到压气机的绝热效率。

综上所述，通过以上步骤，可以得到燃气轮机循环中以压气机为核心部件的性能参数计算。

需要注意的是，实际工程中可能还需要考虑其他因素对性能参数的影响，并进行相应修正。

本文以工程热力学燃气轮机循环中压气机的性能参数计算为标题，按照合同的格式进行撰写。

以上就是对于该题目的详细讨论与计算过程，希望对你有所帮助。

YQJ-V型活塞式压气机性能实验台实验指导书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是衡量起性能优劣的重要参数。

因此压气机性能实验是《工程热力学》课程教学的重要组成部分，通过该实验能加深学生对工程热力学理论的理解，使学生更好的学好这门工程基础课。

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。

本实验台技术先进，适用于生产厂家的产品质量检验和教学科研的需要。

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n、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边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。