压气机性能试验报告_贾林江
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*
ca
P 2P0 A0 ，其中： 空气密度= 大气 A RT大气
kg / m3 ；
P大气 、 P0 （表压） ， Pa ；
T大气 T1* ， K ；
R 气体常数，287.05 J /(kg K ) ， A0 流量管通道面积，0.10124 m 2
A 压气机内通道面积，0.085903 m 2 u m 转子平均半径切线速度，33.322 m / s ；
北京航空航天大学 能源与动力工程学院专业综合实验报告
班 级 100415 学 号 10041152 姓 名 贾林江 评 分
实验名称
压气机性能实验
实验日期
一、实验目的
(1)掌握轴流压气机内流动、加功增压原理和特性； (2)熟悉压气机气动参数测量和计算方法。
二、实验内容 1、性能测试中的气动参数测量与速度三角形
174.8876 101412.3 101412.3 102448.8 287.85 1.892674 19.86 0.65 663.2 1.15 1.00654 0.28
P3
P3*
T1*
ΔT* Ca Ca/Um
性 能 参 数
ΔP ΔP/0.5ρUm^2
T大气 = 287.85 K ,
14 15 164.7967 101370.3 101370.3 102489.8 287.85 1.911685 19.28 0.63 696.9 1.21 1.006875 0.30 16 182.4622 101353.1 101353.1 102498.9 287.85 1.878763 20.28 0.66 713.2 1.24 1.007036 0.31
357.7122 101194.3 101194.8 102784.3 287.85 1.613382 28.40 0.93 918.4 1.60 1.009076 0.46
441.3874 101168.6 101168.6 102978 287.85 1.510482 31.55 1.03 1151.9 2.00 1.011386 0.62
=1.232 kg / m 3
9 297.997 101393 101393 103220.7 287.85 1.694423 25.92 0.85 1327.5 2.31 1.013093 0.63 10 274.2573 101425.1 101425.1 103222.4 287.85 1.728882 24.87 0.81 1344.3 2.34 1.013254 0.62
26 491.2235 101097.6 101097.6 102870.4 287.85 1.453809 33.28 1.09 1041.9 1.81 1.010306 0.58
P0 P 1
测 量 参 数
144.8022 101455.3 101455.3 102407.3 287.85 1.951153 18.07 0.59 622.5 1.08 1.006136 0.26
测量系统
流量管静压 P0 * 转子进口总压 P1 转子进口外壁静压 P1 * 转子出口总压 P2 转子出口外壁静压 P2 * 静子出口总压 P3 静子出口外壁静压 P3 * 转子进口温度 T1 * 静子出口与转子进口温差ΔT 压 力 变 送 器 数 据 采 集 板 微 机
图 2.3 数据采集系统 图 2.3 为本压气机实验台的配套数据采集系统。该系统由计算机控制数据采集处理，可测气流参 数：空气流量，动叶进口、动静叶排间和静叶出口三个截面上外壁气流静压和气流总压、静压、速度 及偏角沿叶高分布，级温升。流量测量精度 1%，压升（或压比）测量精度 1%，效率测量精度 3%。 气动参数的测点位置详见图 2.2。
P大气 = 101810 Pa ,
5 412.755 101226.8 101226.8 103071.1 287.85 1.544497 30.51 1.00 1218.9 2.12 1.012042 0.64 6 381.220 101271.8 102271.8 103121.9 287.85 1.583357 29.32 0.96 1266.2 2.20 1.012503 0.65
失速前 失速点
13 156.41043 101430.4 101430.4 102416.5 287.85 1.92853 18.76 0.61 638.7 1.11 1.006297 0.27
P0 P 1
测 量 参 数
492.142 101104.2 102142.3 102880.3 287.85 1.452792 33.31 1.09 1038.1 1.81 1.010267 0.58
P大气 = 101810 Pa ,
17 217.3994 101307.2 101307.2 101585.2 287.85 1.818051 22.14 0.72 757.0 1.32 1.007427 0.34 18 271.4859 101273 101273 102721.8 287.85 1.733 24.74 0.81 874.3 1.52 1.008633 0.41 19 296.8653 101256 101256 102744.2 287.85 1.696034 25.87 0.85 883.9 1.54 1.00873 0.42
n = 2200 转/分，
20 313.4001 101240.1 101240.1 102745.9 287.85 1.672796 26.58 0.87 888.6 1.55 1.008777 0.43 21 327.7612 101224.1 101224.1 102744.3 287.85 1.653106 27.19 0.89 881.6 1.53 1.008709 0.43
四、实验步骤
1）根据当时的大气温度 T0 ，算出换算转速 2400 转/分时的实际转速，启动后平缓加速到该转速；
n 2400
T0 转/分；运行过程中，视大气温度变化，随时修正转速； 288.15
2）按下列排气阀关度次序逐一测量各流量状态下的各项参数： 阀门关度(mm)：12、22、30、37、42、45、48、49、50、60、70、50、42、37、30 3）测量参数：
0.8 0.7
p / 0.5um2
0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70
ca/um
0.90 0.85 0.80 0.75 1.016
1.014 1.012
1.010 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70
2、额定折合转速下压气机特性曲线 压气机的性能用特性曲线来表示。对于高速压气机， 通常的特性曲线图为流量－总压比图和流量－效率图。但 对于低速压气机，其横坐标则常用流量系数来表示，而压 比可用压升或压升系数来表示。试验时首先要在流量全开 的情况下将转速开至待测转速。待转速稳定后逐渐减小排 气阀关度，通过减小排气面积来提高反压，从而得到同一 转速下不同流量点的特性。当流量减小到一定值时就会发 生失速或喘振，此时应退出失速或喘振状态。将同一转速 下的这些测点连接起来就成为一条特性线。如需完整的特 性图，还应返回大流量状态，然后开至其它转速，重复这 个过程。 图 2.1 为某低速压气机额定转速下的特性曲线示意 图。
（1） 流量管静压 P0 （表压） ； （2） 转子进口、转子出口和静子出口三个截面外壁气流静压 P 、 P2 （表压）和 P 1 （表压） 3 （表压） ； （3） 转子进口、转子出口和静子出口三个截面平均半径处气流总压 P 、 P2 （表 1 （表压） 压） 、P 3 （表压）和转子出口气流偏角（相对于轴线） 2 ；
一台压气机在设计完成后，组装到核心机之前一定要经过部件试验的验证。达到设计指标的才 能进行组装。这部分试验内容称之为压气机的性能测试。其中最主要的性能参数集中反映在流量、压 比和效率这几个参数上。 为了能够绘制速度三角形， 本次试验要求在设计和近失速这两个特征状态下， 测量如下气动参数： 流量管静压、转子进出口外壁静压、静子出口外壁静压、转子进出口和静子出口平均半径处的 总压、转子出口平均半径处的气流偏角以及其它必要的辅助参数。
静子
静压孔 (7个截面,圆周各4个座)
动叶60片,弦长35.5 静叶60片,弦长36 弯度20°,安装角44.2° 弯度40.6° 叶尖间隙1.2%叶高 安装角23.2°
1510
535
1、压气机实验台 如图 2.2 所示，实验台为一排动叶和一排静叶组成的单级轴流压气机，可增加叶片排数，扩展为 双级相同级或三级相同级。实验台可移动，压气机进口流场均匀，空气流量可微调。气流通道外径 500mm，内径 375mm（轮毂比 0.75） ，通道平直，可改变叶片安装角和动静叶排间轴向间隙。额定转 速 2400 转/分，最高转速 3000 转/分，可调转速，转速稳定性 2 转/分。 2、测试系统
* * *
（4） 转子进口总温 T1 和静子出口与转子进口总温差 T
*
*
五、实验结果与分析：
1）填写表 2.1 测量参数 2）计算不同阀门关度下的各项性能参数 （可按不可压流计算，填写表 2.1 性能参数）
根据进气总温（同大气温度 T大气 ，也同转子进口总温 T1 ） 、进气总压（同大气压力 P ）和流 大气 量管壁面静压 P0 先算出流量管内空气轴向速度，再推算出压气机内轴向速度 c a 和轴向速度系数（流 量系数） c a / u m 。
级静压升 p P 3 P 1 和静压升系数 p / 级静压比
1 2 um ； 2
*
k 1 k
P大气 P3 P大气 P 1
；
基于静压比的级效率 T1 (
1) / T * ， k 可取 1.40
T大气 = 287.85 K ,
1 2 480.549 101122.7 101122.7 101883.5 287.85 1.465697 32.92 1.08 1027.7 1..87 1.010608 0.59 3 463.006 101150.6 101150.6 102945.2 287.85 1.485524 32.31 1.06 1116.2 1.94 1.011035 0.61 4
ca/um
图 2.1 压气机特性曲线
三、实验装置
流量管 （双扭线） 静压孔 （圆周四孔） 探针及位移机构 (7个截面,圆周各4个座) 排气阀
2.81
856 500 348
375
交流电机
18.5Kw，3000rpm
静压升系数 0.70 轴向速度系数0.55 反力度 0.68 等环量扭向设计
变频器
转子
n = 2200 转/分，
7 343.9487 101321.4 101321.4 103174.5 287.85 1.631421 27.85 0.91 1316.6 2.29 1.012995 0.65 8 312.6008 101364.3 101364.3 103204.9 287.85 1.673905 26.55 0.87 1399.1 2.33 1.01321 0.65
=1.232 kg / m 3
22 342.7பைடு நூலகம்34 101208.7 101208.7 102757.7 287.85 1.632965 27.80 0.91 886.9 1.54 1.008763 0.44
恢复前 恢复点
25 470.7519 101123.8 101123.8 102915.9 287.85 1.476724 32.58 1.06 1095.8 1.89 1.010738 0.60
438.358 101184.9 101184.9 103024.2 287.85 1.514027 31.44 1.03 1183.3 2.06 1.011694 0.63
262.5892 101440.5 101440.5 103237 287.85 1.746366 24.33 0.80 1339.2 2.33 1.013201 0.62
ca
P 2P0 A0 ，其中： 空气密度= 大气 A RT大气
kg / m3 ；
P大气 、 P0 （表压） ， Pa ；
T大气 T1* ， K ；
R 气体常数，287.05 J /(kg K ) ， A0 流量管通道面积，0.10124 m 2
A 压气机内通道面积，0.085903 m 2 u m 转子平均半径切线速度，33.322 m / s ；
北京航空航天大学 能源与动力工程学院专业综合实验报告
班 级 100415 学 号 10041152 姓 名 贾林江 评 分
实验名称
压气机性能实验
实验日期
一、实验目的
(1)掌握轴流压气机内流动、加功增压原理和特性； (2)熟悉压气机气动参数测量和计算方法。
二、实验内容 1、性能测试中的气动参数测量与速度三角形
174.8876 101412.3 101412.3 102448.8 287.85 1.892674 19.86 0.65 663.2 1.15 1.00654 0.28
P3
P3*
T1*
ΔT* Ca Ca/Um
性 能 参 数
ΔP ΔP/0.5ρUm^2
T大气 = 287.85 K ,
14 15 164.7967 101370.3 101370.3 102489.8 287.85 1.911685 19.28 0.63 696.9 1.21 1.006875 0.30 16 182.4622 101353.1 101353.1 102498.9 287.85 1.878763 20.28 0.66 713.2 1.24 1.007036 0.31
357.7122 101194.3 101194.8 102784.3 287.85 1.613382 28.40 0.93 918.4 1.60 1.009076 0.46
441.3874 101168.6 101168.6 102978 287.85 1.510482 31.55 1.03 1151.9 2.00 1.011386 0.62
=1.232 kg / m 3
9 297.997 101393 101393 103220.7 287.85 1.694423 25.92 0.85 1327.5 2.31 1.013093 0.63 10 274.2573 101425.1 101425.1 103222.4 287.85 1.728882 24.87 0.81 1344.3 2.34 1.013254 0.62
26 491.2235 101097.6 101097.6 102870.4 287.85 1.453809 33.28 1.09 1041.9 1.81 1.010306 0.58
P0 P 1
测 量 参 数
144.8022 101455.3 101455.3 102407.3 287.85 1.951153 18.07 0.59 622.5 1.08 1.006136 0.26
测量系统
流量管静压 P0 * 转子进口总压 P1 转子进口外壁静压 P1 * 转子出口总压 P2 转子出口外壁静压 P2 * 静子出口总压 P3 静子出口外壁静压 P3 * 转子进口温度 T1 * 静子出口与转子进口温差ΔT 压 力 变 送 器 数 据 采 集 板 微 机
图 2.3 数据采集系统 图 2.3 为本压气机实验台的配套数据采集系统。该系统由计算机控制数据采集处理，可测气流参 数：空气流量，动叶进口、动静叶排间和静叶出口三个截面上外壁气流静压和气流总压、静压、速度 及偏角沿叶高分布，级温升。流量测量精度 1%，压升（或压比）测量精度 1%，效率测量精度 3%。 气动参数的测点位置详见图 2.2。
P大气 = 101810 Pa ,
5 412.755 101226.8 101226.8 103071.1 287.85 1.544497 30.51 1.00 1218.9 2.12 1.012042 0.64 6 381.220 101271.8 102271.8 103121.9 287.85 1.583357 29.32 0.96 1266.2 2.20 1.012503 0.65
失速前 失速点
13 156.41043 101430.4 101430.4 102416.5 287.85 1.92853 18.76 0.61 638.7 1.11 1.006297 0.27
P0 P 1
测 量 参 数
492.142 101104.2 102142.3 102880.3 287.85 1.452792 33.31 1.09 1038.1 1.81 1.010267 0.58
P大气 = 101810 Pa ,
17 217.3994 101307.2 101307.2 101585.2 287.85 1.818051 22.14 0.72 757.0 1.32 1.007427 0.34 18 271.4859 101273 101273 102721.8 287.85 1.733 24.74 0.81 874.3 1.52 1.008633 0.41 19 296.8653 101256 101256 102744.2 287.85 1.696034 25.87 0.85 883.9 1.54 1.00873 0.42
n = 2200 转/分，
20 313.4001 101240.1 101240.1 102745.9 287.85 1.672796 26.58 0.87 888.6 1.55 1.008777 0.43 21 327.7612 101224.1 101224.1 102744.3 287.85 1.653106 27.19 0.89 881.6 1.53 1.008709 0.43
四、实验步骤
1）根据当时的大气温度 T0 ，算出换算转速 2400 转/分时的实际转速，启动后平缓加速到该转速；
n 2400
T0 转/分；运行过程中，视大气温度变化，随时修正转速； 288.15
2）按下列排气阀关度次序逐一测量各流量状态下的各项参数： 阀门关度(mm)：12、22、30、37、42、45、48、49、50、60、70、50、42、37、30 3）测量参数：
0.8 0.7
p / 0.5um2
0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70
ca/um
0.90 0.85 0.80 0.75 1.016
1.014 1.012
1.010 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70
2、额定折合转速下压气机特性曲线 压气机的性能用特性曲线来表示。对于高速压气机， 通常的特性曲线图为流量－总压比图和流量－效率图。但 对于低速压气机，其横坐标则常用流量系数来表示，而压 比可用压升或压升系数来表示。试验时首先要在流量全开 的情况下将转速开至待测转速。待转速稳定后逐渐减小排 气阀关度，通过减小排气面积来提高反压，从而得到同一 转速下不同流量点的特性。当流量减小到一定值时就会发 生失速或喘振，此时应退出失速或喘振状态。将同一转速 下的这些测点连接起来就成为一条特性线。如需完整的特 性图，还应返回大流量状态，然后开至其它转速，重复这 个过程。 图 2.1 为某低速压气机额定转速下的特性曲线示意 图。
（1） 流量管静压 P0 （表压） ； （2） 转子进口、转子出口和静子出口三个截面外壁气流静压 P 、 P2 （表压）和 P 1 （表压） 3 （表压） ； （3） 转子进口、转子出口和静子出口三个截面平均半径处气流总压 P 、 P2 （表 1 （表压） 压） 、P 3 （表压）和转子出口气流偏角（相对于轴线） 2 ；
一台压气机在设计完成后，组装到核心机之前一定要经过部件试验的验证。达到设计指标的才 能进行组装。这部分试验内容称之为压气机的性能测试。其中最主要的性能参数集中反映在流量、压 比和效率这几个参数上。 为了能够绘制速度三角形， 本次试验要求在设计和近失速这两个特征状态下， 测量如下气动参数： 流量管静压、转子进出口外壁静压、静子出口外壁静压、转子进出口和静子出口平均半径处的 总压、转子出口平均半径处的气流偏角以及其它必要的辅助参数。
静子
静压孔 (7个截面,圆周各4个座)
动叶60片,弦长35.5 静叶60片,弦长36 弯度20°,安装角44.2° 弯度40.6° 叶尖间隙1.2%叶高 安装角23.2°
1510
535
1、压气机实验台 如图 2.2 所示，实验台为一排动叶和一排静叶组成的单级轴流压气机，可增加叶片排数，扩展为 双级相同级或三级相同级。实验台可移动，压气机进口流场均匀，空气流量可微调。气流通道外径 500mm，内径 375mm（轮毂比 0.75） ，通道平直，可改变叶片安装角和动静叶排间轴向间隙。额定转 速 2400 转/分，最高转速 3000 转/分，可调转速，转速稳定性 2 转/分。 2、测试系统
* * *
（4） 转子进口总温 T1 和静子出口与转子进口总温差 T
*
*
五、实验结果与分析：
1）填写表 2.1 测量参数 2）计算不同阀门关度下的各项性能参数 （可按不可压流计算，填写表 2.1 性能参数）
根据进气总温（同大气温度 T大气 ，也同转子进口总温 T1 ） 、进气总压（同大气压力 P ）和流 大气 量管壁面静压 P0 先算出流量管内空气轴向速度，再推算出压气机内轴向速度 c a 和轴向速度系数（流 量系数） c a / u m 。
级静压升 p P 3 P 1 和静压升系数 p / 级静压比
1 2 um ； 2
*
k 1 k
P大气 P3 P大气 P 1
；
基于静压比的级效率 T1 (
1) / T * ， k 可取 1.40
T大气 = 287.85 K ,
1 2 480.549 101122.7 101122.7 101883.5 287.85 1.465697 32.92 1.08 1027.7 1..87 1.010608 0.59 3 463.006 101150.6 101150.6 102945.2 287.85 1.485524 32.31 1.06 1116.2 1.94 1.011035 0.61 4
ca/um
图 2.1 压气机特性曲线
三、实验装置
流量管 （双扭线） 静压孔 （圆周四孔） 探针及位移机构 (7个截面,圆周各4个座) 排气阀
2.81
856 500 348
375
交流电机
18.5Kw，3000rpm
静压升系数 0.70 轴向速度系数0.55 反力度 0.68 等环量扭向设计
变频器
转子
n = 2200 转/分，
7 343.9487 101321.4 101321.4 103174.5 287.85 1.631421 27.85 0.91 1316.6 2.29 1.012995 0.65 8 312.6008 101364.3 101364.3 103204.9 287.85 1.673905 26.55 0.87 1399.1 2.33 1.01321 0.65
=1.232 kg / m 3
22 342.7பைடு நூலகம்34 101208.7 101208.7 102757.7 287.85 1.632965 27.80 0.91 886.9 1.54 1.008763 0.44
恢复前 恢复点
25 470.7519 101123.8 101123.8 102915.9 287.85 1.476724 32.58 1.06 1095.8 1.89 1.010738 0.60
438.358 101184.9 101184.9 103024.2 287.85 1.514027 31.44 1.03 1183.3 2.06 1.011694 0.63
262.5892 101440.5 101440.5 103237 287.85 1.746366 24.33 0.80 1339.2 2.33 1.013201 0.62