活塞式压缩机性能测定
实验指导书
V3.0
北京化工大学
活塞式压缩机性能测定实验
一、实验目的
1.活塞式压缩机性能曲线测试
压力比—排气量曲线（ε— Q ）
压力比—轴功率曲线（ε— Ne ）
压力比—效率曲线（ε—η）
2.活塞式压缩机闭式示功图
3.实验数据、实验曲线的显示存储和打印。
二、实验设备
1．实验装置如图1所示。
2．压缩机性能参数：
1）型号：TA-80型一级三缸风冷移动式空气压缩机；
2) 气缸直径：D=80毫米×3个
3) 活塞行程：S=60毫米
=0.5立方米／分(额定工况下)
4) 排气量：Q
5) 轴功率：Nz<4千瓦(额定工况下)
6) 回转速：n=875 rpm
=0.8 Mpa(表)
7) 额定排气压力：P
2
3．三相交流异步电动机型号：Y112M-2FSY
1) 额定功率 4 kW
2) 转速 875 rpm
3) 额定电压 V=380V
4) 额定电流 I=8.2A
5) 频率 50Hz
6) 电机效率η=0.882
7) 功率因数 cosφ=0.88
=97％
8) 皮带传动效率η
C
4．辅助装置
1) 控制箱和操作台
2) 储罐：容积V=0.17米3；直径D=400毫米长度L=1.7米
3) 低压箱及喷嘴喷嘴直径d=9.52 mm
4) 导管及调节阀
5．主要测量仪器及仪表
1）喷嘴流量测量装置
2）差压变送器
3）压力变送器
4）温度变送器
5）磁电式齿轮转速传感器
图1 空气压缩机性能实验装置简图
1．喷嘴 2．差压变送器 3．温度变送器 4．出口调节阀 5．压力变送器
6．压力变送器 7．气缸 8．电动机 9.电气控制箱 10.储气罐
三、实验步骤
1．方法：本实验用调节压缩机储罐出口调节阀来改变压力比ε大小，以得到不同的排气量、功率、效率；
根据GB3853-83《一般用容积式空气压缩机性能试验方法》标准规定，采用喷嘴测量压缩机的排气流量，标准喷嘴系数为C。
2．步骤：
1) 启动测量装置：启动计算机，运行“压缩机试验”程序，点击“试验”按钮进入试验条件输入画面，输入实验条件。
点击“确认”按钮进入试验画面；
2) 压缩机启动：a．盘车——用手转动皮带轮一周以上；b．将储气罐出口调节阀完全打开；c．转动压缩机控制箱旋钮——启动压缩机；
3）点击“清空数据”按钮，
4）调储气罐出口调节阀，改变排气压力（间隔0.05Mpa），等试验系统稳定后，记录各项数据。
（运转中，如发现有不正常现象应及时停车）；
5）停车：转动压缩机控制箱旋钮——关闭压缩机（注意：此时不得转动储气罐出口调节阀）。
四、压缩机参数计算
1．实测排气量计算
喷嘴法测量排气量计算公式
1
112
001129T P P P T d C Q x ⨯∆⨯⨯= 式中：d 0——喷嘴直径，本实验用喷嘴do=0.00952m ；
C ——喷嘴系数，所用喷嘴系数用线图和喷嘴系数表查出，见图2和表1； T xl ——吸气温度，K ； p 1——吸气压力， pa ； T 1——喷嘴前温度，K ；
P 0——实验现场大气压，pa ；(lbar=1000mbar=1．02×105
pa) Δp ——喷嘴前后压差，pa ；（1mmH 2O=9.087 Pa ） Q 0——排气量，m 3/min;
表1 喷嘴系数表（喷嘴直径9.52mm ）
2．电机输出功率的计算
1000/cos 3ηϕ⨯⨯⨯⨯=I U Ne kW 式中
U —电压， v; I —电流， A;
cos φ—功率因数，cos φ=0.88 η—电机效率，η=0.882 3．轴功率Nz 的计算
Nz = Ne ×η
c
式中ηc —皮带效率，ηc =0.97
4．理论绝热功率N ad 的计算
6011
11
12111⨯⎥⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⨯⨯=-k k x ad
p p k k T R G N （kw ） 式中 R 1—吸气状态下的气体常数， kJ/kg ·K ； 1
1
1
1378.0128698
.0P P R s ϕ-=
式中 p s1—吸气温度下的饱和水蒸汽压，pa ；（可查《化工原理》）
p 1—吸气压力，pa ； φ—相对湿度 T xl —吸气温度，K ；
p 2—排气压力，pa ；
k —气体绝热指数；空气 k = 1.4 G 1—压缩空气的质量流量，kg ／min ；
G 1=Q 0×ρ a + G s
式中 ρa —吸气状态下的空气密度，kg ／m 3
；（可查《化工原理》） G s —冷凝水量，kg ／min ； 0111
1Q P P G s s s ⨯⨯⨯⨯-=
ρλλϕϕ
式中 ρs1—吸气状态下的饱和水蒸汽密度，kg ／m3；（可查《化工原理》）
Q 0—排气量，M 3／min ； λ
φ
—凝析系数
1
2221
11P P P P P P s s ⨯-⨯-=
ϕλϕ
φl —吸人空气的相对湿度
P s1—吸气温度下的饱和水蒸汽压， pa ； P s2—喷嘴前温度下的饱和水蒸汽压，pa ； 5．压缩机效率(绝热轴效率) Z
ad
ad N N =
η
N
ad
——理论等熵功率 kw
Nz ——轴功率 kw
ηad—压缩机等熵轴效率
五、实验数据处理
1．将实验数据填入表2
室温 t
1
______ (℃)
当地大气压力P
1
______ (毫巴)
相对温度φ
l
_________ ％：
表2．实验数据纪录表
2．按表3中计算公式计算各项数据并将结果填入表3内。
3．用坐标纸绘制压缩机性能曲线
横坐标——压力比ε；纵坐标——排气量Q
0 、轴功率N
Z
、绝热轴效率η
ad
表3．实验数据整理表
六、实验报告要求
1．根据实验目的与要求，详细填写两个表格并绘制曲线图；2．解答讨论题；
3．分析图形，找出最佳压力比范围。
图2 喷嘴系数图线
七、讨论题
1．压缩机的排气压力是怎样形成的?
2．喷嘴法测量排气量的基本原理是什么?
3．通过绘制的曲线图，分析该压缩机的最佳操作压力比范围．
4．N
Z 与N
ad
之间的差异反映了压缩机的什么损失?。