压气机的性能

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）。

2．平均多变压缩指数

压气机的实际压缩过程介于定温压缩与定熵压缩之间，即多变指数n的范围为，因为多变过程的技术功是过程功的n倍，所以n等于P—V图上压缩过程线与坐标轴围成的面积同压缩过程线与横坐标轴围成的面积之比，即：

3．容积效率（）

由容积效率的定义得：

在（P—V）示功图上，有效吸气过程线段长度与活塞行程线段长度之比等于容积效率即：

四、实验步骤

1．微机检测操作

按图2-1连接所用测试仪器设备及电源。

（1）接通计算机电源，把软件插入计算机。

（2）在键盘上输入压气机软件名，并按回车键。

（3）根据计算机显示进行人机对话操作。

（4）将指示功，指示功率，多变指数，容积效率等参数记下。

（5）用打印机打出示功图供人工计算。

2．人工手算操作（参看面积仪的使用）

（1）用测面仪测定示功图的面积cdijc和线段gb与fe的长度。人功计算指示功、指示功率。

（2）分别测量压缩过程线与坐标轴包围的面积cdabc及压缩过程线与纵坐标轴包围的面积cdefc求出多变指数n。

（3）用尺子量出反映有效吸气线段hb的长度和反映活塞行程线段gb的长度，求出容积效率。

五、实验报告内容

1、测量并计算出指示功和指示功率。

2、求出平均多变压缩指数。

3、求出容积效率。

4、分析压气机增压比的改变对容积效率有何影响。

六、思考题

1、活塞式压气机工作时，其压缩指数变化范围是多少？什么情况下耗功最省？

2、试由所测示功图分析该压气机工作是否正常？

面积仪的使用

面积仪是一种测量平面封闭图形面积的工具，我们根据经过计算机处理得到的活塞式压气机的封闭示功图，再利用面积仪计算压气机的指示功，平均压缩指数和平均膨胀指数。

极式面积仪的结构如附图2-3所示。它由描臂、极臂2和滑架3等部件组成。极臂一端有重块4，下部有极针5（用于固定测面仪的位置），另一端用活动铰支点6与滑架连接。描臂的一端有描针7。测量示功图面积时，描针要沿示功图曲线顺时针方向移动。滑架可在描臂上移动，用于调节描臂长度，使其与待测面积的比例尺相适应。滑架上有测轮8，记录轮9和游标10。测轮和记录轮之间用蜗轮蜗杆传动。

当描针沿被测面积的边线移动时，测轮随之滚动的弧长和被测面积的大小成正比。因此，当描针沿被测面积移动一圈后，就可以直接从测轮的计量机构上读出所测面积的数值。

面积仪读数：测轮转一周记录轮转一格。测轮分为10大格，每大格又分为10小格。游标上亦有10格，这10格的总长度与测轮的9小格长度相等。利用这套计量机构可读出四位数字。三者的读数关系如下：

游标上一格相当于10mm2

测轮上一小格相当于100mm2

测轮上一大格相当于1000mm2

记录轮上一大格相当于10000mm2

面积仪的使用方法

1.将待测示功图用胶纸固定在平整的绘图板上。

2.根据图形大小，移动滑架调节描臂长度，以选取适当的比例（对示功图通常取1：1，此时描臂长34cm）。

3.把极针固定在适当位置，装好面积仪。先用描针粗略地沿所测面积的边缘移动一周，以检查比例是否合适，测轮转动是否灵活。

4.在所测示功图边缘上任选一点作为起点，将描针移至起点，将面积仪上的游标、测轮、记录轮都调整至“0”处，再将描针准确地按图形边缘顺时针方向移动一周，回到起点，此时面积仪上显示的读数乘上面积常数；（我们一般取的比例为1：1，此时面积常数为1）就可得到示功图的面积。为了使读数准确，通常应测2~3次，取其平均值。

5.面积仪是比较精密的仪器，使用时应轻拿轻放、切不可碰撞。