壓氣機性能試驗報告組

1、0.900.85 n0.800.750.200.250.30 0.350.400.450.50 0.550.600.65 0.70c/ua m實驗名稱壓氣機性能實驗一、實驗目的1）掌握軸流壓氣機內(nèi)流動、加功增壓原理和特性；2）熟悉壓氣機氣動參數(shù)測量和計算方法。二、實驗內(nèi)容1、性能測試中的氣動參數(shù)測量與速度三角形一臺壓氣機在設計完成后，組裝到核心機之前一定要經(jīng)過部件試驗的驗證。達到設計指標的才 能進行組裝。這部分試驗內(nèi)容稱之為壓氣機的性能測試。其中最主要的性能參數(shù)集中反映在流量、壓比和效率這幾個參數(shù)上。測量如下氣動參數(shù)：為了能夠繪制速度三角形， 本次試驗要求在設計和近失速這兩個特征狀態(tài)下,流量管

2、靜壓、轉子進出口外壁靜壓、靜子出口外壁靜壓、轉子進出口和靜子出口平均半徑處的 總壓、轉子出口平均半徑處的氣流偏角以及其它必要的輔助參數(shù)。2、額定折合轉速下壓氣機特性曲線壓氣機的性能用特性曲線來表示。對于高速壓氣機，通常的特性曲線圖為流量一總壓比圖和流量-效率圖。但對于低速壓氣機，其橫坐標則常用流量 系數(shù)來表示，而壓比可用壓升或壓升系數(shù)來表示。試驗 時首先要在流量全開的情況下將轉速開至待測轉速。待 轉速穩(wěn)定后逐漸減小排氣閥關度，通過減小排氣面積來 提高反壓，從而得到同一轉速下不同流量點的特性。當 流量減小到一定值時就會發(fā)生失速或喘振，此時應退出 失速或喘振狀態(tài)。將同一轉速下的這些測點連接起來就

3、成為一條特性線。如需完整的特性圖，還應返回大流量 狀態(tài)，然后開至其它轉速，重復這個過程。圖2.1為某低速壓氣機額定轉速下的特性曲線示意圖。圖2.1壓氣機特性曲線、實驗裝置流量管靜壓孔探針及位移機構排氣閥反力度°.68/轉子 靜子靜壓孔等環(huán)量扭向設計一動葉60片,弦長35.5靜葉60片,弦長36（7個截面，圓周各4個座）彎度20° ,安裝角44.2 °彎度40.6 °葉尖間隙1.2%葉高安裝角23.2 °09H0R5r18.5Kw, 3000rpm變頻器1510_5351、壓氣機實驗臺如圖2.2所示，實驗臺為一排動葉和一排靜葉組成的單級軸流壓氣機

4、，可增加葉片排數(shù)，擴展為 雙級相同級或三級相同級。實驗臺可移動，壓氣機進口流場均勻，空氣流量可微調(diào)。氣流通道外徑 500mm，內(nèi)徑375mm （輪轂比0.75），通道平直，可改變?nèi)~片安裝角和動靜葉排間軸向間隙。額定轉 速2400轉/分，最高轉速3000轉/分，可調(diào)轉速，轉速穩(wěn)定性2轉份。2、測試系統(tǒng)測量系統(tǒng)壓力變送器0 -'1 -1 -2 -3 - T數(shù)據(jù)采集板微機流量管靜壓P轉子進口總壓P轉子進口外壁靜壓P轉子岀口總壓P轉子岀口外壁靜壓P靜子出口總壓P靜子岀口外壁靜壓P轉子進口溫度T靜子岀口與轉子進口溫差圖2.3數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)圖2.3為本壓氣機實驗臺的配套數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)由計算機控

5、制數(shù)據(jù)采集處理，可測氣流參數(shù)：空氣流量，動葉進口、動靜葉排間和靜葉出口三個截面上外壁氣流靜壓和氣流總壓、靜壓、速度 及偏角沿葉高分布，級溫升。流量測量精度1%，壓升（或壓比）測量精度1%，效率測量精度 3%。氣動參數(shù)的測點位置詳見圖2.2。四、實驗步驟1）根據(jù)當時的大氣溫度 T0，算出換算轉速2400轉/分時的實際轉速，啟動后平緩加速到該轉速；tn =2400 .0轉/分；運行過程中，視大氣溫度變化，隨時修正轉速； 288.152）按下列排氣閥關度次序逐一測量各流量狀態(tài)下的各項參數(shù)：閥門關度（mm）: 12、22、30、37、42、45、48、49、50、60、70、50、42、37、303）

6、測量參數(shù)：（1）流量管靜壓P0 （表壓）；（2） 轉子進口、轉子出口和靜子出口三個截面外壁氣流靜壓P （表壓）、F2 （表壓）和 巳 （表壓）；（3） 轉子進口、轉子出口和靜子出口三個截面平均半徑處氣流總壓p* （表壓）、F* （表壓）、P3 （表壓）和轉子出口氣流偏角（相對于軸線）駡；（4） 轉子進口總溫T；和靜子出口與轉子進口總溫差 T*五、實驗結果與分析：1）填寫表2.1測量參數(shù)2）計算不同閥門關度下的各項性能參數(shù)（可按不可壓流計算，填寫表2.1性能參數(shù)）根據(jù)進氣總溫（同大氣溫度 T大氣，也同轉子進口總溫 T,*）、進氣總壓（同大氣壓力F大氣）和流量管壁面靜壓F0先算出流量管內(nèi)空氣軸向速

7、度，再推算出壓氣機內(nèi)軸向速度Ca和軸向速度系數(shù)（流量系數(shù)）ca /um。其中:>/、 I P大氣RT大氣P大氣、P0 （表壓），Pa ；T大氣=T1，kg/m3 ；K ；2R氣體常數(shù)，287.05 J /（kg K），A流量管通道面積，0.10124 m2A壓氣機內(nèi)通道面積，0.085903 mUm轉子平均半徑切線速度，33.322 m/s ；1 2級靜壓升Ap = B - P和靜壓升系數(shù) 廊/ PUm ；2級靜壓比二嚴大氣飛；P大氣 + Pk -4基于靜壓比的級效率=T,（二k -1）/汀，k可取1.403T大氣=287.85 K ,P大氣=101810 Fa ,n =2040 轉 /

8、 分，P =1.232 kg / m12345678910失速前失速點13測量參數(shù)Po492.1423480.5488463.0055438.3583412.7549381.2202343.9487312.6008297.997274.2573262.5892174.8876156.1043F101104.2101122.7101150.6101184.9101226.8101271.8101321.4101364.3101393101425.1101440.5101412.3101430.4F3102880.3102883.5102945.3103024.2103071.1103121.91

9、03174.5103204.9103220.7103222.4103237102448.8102416.5*F3102142.3102195.4102266.9102368.2102445.8102538102638102703.4102720.6102769.3102779.7102075.5102069.1*T1287.85287.85287.85287.85287.85287.85287.85287.85287.85287.85287.85287.85287.85AT*1.4527921.4656971.4855241.5140271.5444971.5833571.6314211.67

10、39051.6944231.7288821.7463661.8926741.92853性能參數(shù)Ca33.3118932.9171932.3107531.4389930.5070429.3185127.8484426.5490525.9214924.8675524.3328219.8579118.76124Ca/Um1.0905841.0776621.0578081.0292680.9987570.9598470.9117180.8691780.8486330.8141280.7966220.650120.614216AP1038.0561072.671116.211183.2931218.93

11、31266.2371316.651339.0731327.5351344.2661339.166663.2075638.7007P/0.5 pjmA21.8061751.8664021.942162.0588812.1208942.20322.2909162.3299322.3098562.3389682.3300941.1539541.1113131.0102671.0106081.0110351.0116941.0120421.0125031.0129951.013211.0130931.0132541.0132011.006541.006297n0.5792090.5930740.608

12、6490.6327190.6385750.6466830.6521860.6461350.6326580.6276290.6189060.283560.267983T大氣=287.85 K,P大氣=101810 Pa,n = 2040 轉 / 分，P =1.232 kg / m141516171819202122恢復前恢復點2526測 量 參 數(shù)P。144.8022164.7957182.4622217.3994271.4859296.8653313.4001327.7612342.7834357.7122441.3874470.7519491.2235P101455.3101370.3101

13、353.1101307.2101273101256101240.1101224.1101208.7101194.3101168.6101123.8101097.6F3102407.3102489.8102498.9102585.2102721.8102744.2102745.9102744.3102757.7102784.3102978102915.9102870.4*102077.8102067.3102066.2102064.2102147.2102140102128.7102105.6102095.6102112.8102320.5102209.7102139.5*T1287.85287

14、.85287.85287.85287.85287.85287.85287.85287.85287.85287.85287.85287.85AT*1.9511531.9116851.8787631.8180511.7331.6960341.6727961.6531061.6329651.6133821.5104821.4767241.453809性能參數(shù)Ca18.0693119.2764420.2833922.1402824.7415925.8722226.5829727.1852127.8012228.4001631.5474332.5799233.28078Ca/Um0.5915640.63

15、10830.6640490.7248410.8100050.847020.8702890.8900050.9101720.9297811.0328181.066621.089566AP622.5287696.9199713.1541757.0051874.2521883.9864888.5581881.5606886.9098918.41411151.9131085.8571041.943AP/0.5 pjmA21.0831741.2126121.2408591.3171581.5211631.53811.5460551.5338791.5431871.5980032.0042811.8893

16、461.8129391.0061361.0068751.0070361.0074721.0086331.008731.0087771.0087091.0087631.0090761.0113861.0107381.010306n0.2581180.2950980.3072980.3371870.4084920.4220990.4302370.4320110.4400520.4612280.6175530.5958470.581002數(shù)據(jù)整理及回答問題1）畫出：設計狀態(tài)和近失速狀態(tài)轉子進出口平均半徑速度三角形；級特性曲線。平均半徑動靜葉柵和速度三角形設計狀態(tài)近失速狀態(tài)a 775 O 8250.

17、87 50. 9250. 975Ca/Um2 ）用動量原理說明軸流壓氣機加功原理，用柏努利方程說明增壓原理。 答：加功原理：壓氣機動葉葉柵的運動方向 u是和它對氣體的作用力 Pu方向相同的，因此表現(xiàn)為動葉對氣體做功。由動量定理知：氣體作用于葉片的周向分力為:巳=mwiu - W2u，則單位質量氣體對動葉做的功:L - _uwiu - W2u因此，動葉對氣體做了功：Lu - -L。增壓原理：對于不可壓流有* 1 2對于亞因葉柵，氣流以Bernoulli 方程：P = P + _ Pu= const2相對速度Wi流入動葉葉柵，以 W2流出?？梢钥闯?，兩相鄰的葉型通道是擴張型的，因此氣流速度降低，

18、由Bernoulli方程知氣流壓力升高。而靜葉葉柵通道也是擴張的，因此同樣起到減速增壓的功能。3）軸流壓氣機中有哪些損失？體現(xiàn)在什么參數(shù)上？如何獲得轉子和靜子出口損失分布？答：軸流式壓氣機的損失包括附面層內(nèi)氣體摩擦損失、附面層分離損失、尾跡損失、尾跡與主流區(qū)摻 混損失、激波損失；環(huán)壁附面層及其葉型附面層相互作用損失、徑向間隙損失、間隙渦與通道渦損失、葉 面附面層潛移損失。 損失主要體現(xiàn)在總壓 P*以及效率n中。為獲取轉子靜子的出口損失分布可以采用在轉 子及靜子后采用總壓梳測量周向的出口分布。4）解釋壓升系數(shù)（或壓比）和效率隨軸向速度系數(shù)（或流量）變化的規(guī)律。答：壓比隨空氣流量的減少， 開始逐步增加，達到最大值以后又逐漸減小， 最終進入不穩(wěn)定工況狀態(tài)。 這是因為空氣流量減少到一定程度以后，由于正攻角太大，引起葉背失速，使輪緣功不再上升，而且流動 損失劇增，是壓比減小，當正攻角超過某一個臨界值得時候，葉背分離擴展至整個通道，壓氣機進入不穩(wěn) 定狀態(tài)。根據(jù)效率定