《工程熱力學(xué)》壓氣機(jī)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

1、工程熱力學(xué)實(shí)驗(yàn):壓氣機(jī)性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、了解壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理；2、掌握指示功、壓縮指數(shù)和容積效率的基本測(cè)試方 法；3、對(duì)使用微機(jī)采集、處理數(shù)據(jù)的全過(guò)程和方法有所 了解。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：。兄18型制冷系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)三、實(shí)驗(yàn)原理：1、實(shí)驗(yàn)裝置及測(cè)量系統(tǒng)：本實(shí)驗(yàn)裝置主要由壓氣機(jī)和與之配套的電動(dòng)機(jī)以及 測(cè)試系統(tǒng)組成。測(cè)試系統(tǒng)包括壓力傳感器、動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀、 放大器、A/D板、微機(jī)、繪圖儀及打印機(jī)，詳見(jiàn)圖1所示。敞大器A/驅(qū)動(dòng)器D微顯示器轉(zhuǎn) 換機(jī)打印機(jī)器繪圖儀動(dòng)態(tài) 應(yīng)變 儀圖1壓氣機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)1 壓氣機(jī)2 壓力傳感器3 .飛輪4 .電磁傳感器5 .吸氣閥6 .壓力表7 .排氣閥8 .儲(chǔ)氣罐壓氣機(jī)型號(hào)：Z

2、-0.03/7汽缸直徑：D=50m/77,活塞行程L=20mm連桿長(zhǎng)度：H=70mm,轉(zhuǎn)速：n=1400轉(zhuǎn)/分為了獲得反映壓氣機(jī)性能的示功圖，故在汽缸頭安 裝了一個(gè)應(yīng)變式壓力傳感器，供實(shí)驗(yàn)時(shí)輸出瞬態(tài)壓力信 號(hào)。該信號(hào)經(jīng)橋式整流后送至動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀放大；對(duì)應(yīng)著 活塞上止點(diǎn)的位置，在飛輪外側(cè)粘貼著一塊磁條，從電 磁傳感器上取得活塞上止點(diǎn)的脈沖信號(hào)，作為控制采集 壓力的起止信號(hào)，以達(dá)到壓力和曲柄轉(zhuǎn)角信號(hào)的同步。 這二路信號(hào)經(jīng)放大器分別放大后送入A/D板轉(zhuǎn)換為數(shù)字 量，然后送入計(jì)算機(jī)，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理便得到了壓氣機(jī)工 作過(guò)程中的有關(guān)數(shù)據(jù)及展開(kāi)示功圖。根據(jù)動(dòng)力學(xué)公式，活塞位移量%與曲柄轉(zhuǎn)角。有如 下關(guān)系：Ax

3、= R(1 - coscz) h(1- cos2a)4式中：a曲柄轉(zhuǎn)角；4一曲柄連桿長(zhǎng)度比。式中：R 曲柄半徑；H 一連桿長(zhǎng)度。2、指小功(Li)和指示功率：指示功一一壓氣機(jī)進(jìn)行一個(gè)工作過(guò)程，活塞對(duì)氣體 所做的功，記作Lio顯然其功量就是P-v圖上過(guò)程線所 包圍的面積。艮P：該面積可用面積儀測(cè)得，不過(guò)在使用P-v圖時(shí)應(yīng)注 意：其縱坐標(biāo)是以線段長(zhǎng)度表示壓力值，而橫坐標(biāo)則表 示活塞的位移量(x)、故所測(cè)的面積都需要經(jīng)過(guò)換算才能得到功的數(shù)值，其具體換算如下：Li = S KrK2x 10-2（kgf-m）式中：S一由測(cè)面儀測(cè)定的面積（mnF）；幻一單位長(zhǎng)度代表的容積（mnP/nun）；站2式中：匕一

4、活塞行程（mm）；繇一活塞行程的線段長(zhǎng)度（mm）。K2一單位長(zhǎng)度代表的壓力（at/mm）。fe式中：p一工作時(shí)的表壓力（at）；(KW)再一表壓力在縱坐標(biāo)上對(duì)氣體所做的功（Ni）, 可用下式表示： /102x60式中：n一轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）。3、平均多變指數(shù)（n。）：壓氣機(jī)的實(shí)際壓縮過(guò)程介于定溫壓縮與定炳壓縮之 問(wèn)，過(guò)程指數(shù)在壓縮過(guò)程中不斷變化，根據(jù)壓氣機(jī)的理 論軸功和氣體壓縮功的關(guān)系，可求得平均的多變指數(shù) （no）:f P*在P-v圖上為壓縮過(guò)程線與縱坐標(biāo)圍成的面積同壓 縮過(guò)程線與橫坐標(biāo)圍成的面積之比，即：由cd箏圍成的面積 由c次油c圍成的面積4、容積效率（M）由熱力學(xué)定義有：二有效吸氣容積“

5、c 工作容積在（Pv）示立圖上，即為有效吸氣線段長(zhǎng)度與活塞 行程線長(zhǎng)更之比，艮hb四、實(shí)驗(yàn)步驟：接通所用測(cè)試儀器設(shè)備的電源，調(diào)試應(yīng)變儀，啟 動(dòng)壓氣機(jī)計(jì)算機(jī)采集處理系統(tǒng)；用計(jì)算機(jī)采集測(cè)試初始?jí)毫ρ?；啟?dòng)壓氣機(jī)。待工作穩(wěn)定后，由計(jì)算機(jī)采集處理 數(shù)據(jù)，然后由繪圖儀繪制示功圖；在示功圖上用測(cè)面儀測(cè)量：示功圖包圍的面積、 壓縮過(guò)程線與橫坐標(biāo)包圍的面積、壓縮過(guò)程線與縱坐標(biāo) 包圍的面積；在示功圖上用尺子切量：反映有效吸氣線段屈的 長(zhǎng)度、反映活塞行程線段聲的長(zhǎng)度；在示功圖上用尺子測(cè)量：壓氣機(jī)初始?jí)毫θ?、?氣壓力A；關(guān)閉所用測(cè)試儀器設(shè)備的電源，結(jié)束實(shí)驗(yàn)。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):表1空氣壓縮機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)備規(guī)范序號(hào)名稱規(guī)范序號(hào)名稱規(guī) 范1型號(hào)5活塞直徑（砌）2生產(chǎn)量6額定轉(zhuǎn)速 （r/miri）3最高工作壓力 bar）7額定功率（如）4活塞行程（做）六、數(shù)據(jù)處理：計(jì)算指示功Li；計(jì)算平均多變指數(shù) o；計(jì)算