高压比吸附式压气机级气动性能设计与解析
2翻译部分高压比吸附式压气机级气动性能设计与分析
摘 要
在轴流压气机中，可以通过附面层抽吸的方法来对叶片和端壁附面层区域的 逆压梯度进行控制从而提高压比。这个概念已经在一个最高速度为1500英尺每 秒，总压比为3. 5的独特的吸附式压气机的设计与分析中被验证。吸气级是将轴 对称的通流程序与一个具有反设计能力的准三维叶片程序搭配而设计的，完成之 后用三维\S 方程进行了计算验证。为了满足一个4%的入口质量流量的总吸要求 在转子和静子吸力面安装了沿着翼展方向的槽，3%的额外抽吸也将需要在轮毂和 缸盖的激波位置附近完成。除了在端壁区域，设讣的三维粘性的评价结果与准三 维设讣意图高度一致。三维粘性分析预测的质量平均在转子等嫡效率为93%、总 压比为3. 7和在总压比为3. 4、等爛效率为86%的级中。
2.1专业符号
H ——滞止熔
U ——附面层边缘速度
M ——马赫数
P ——压力
U ——叶片速度
m' ----------- 弧长
r ——半径方向
u ——附面层边缘速度 2.2脚注
0——停滞，总量 1, 2——叶片入口，出口 e 附面层 2?3介绍 Kerrebrock 解决了热力学对发动机性能的影响，他和其他人讨论了吸气时 压气机的相关概念，并且描述了一个实验，此实验研究了附面层吸除对于跨声速 压气机吸力面的影响。在Kerrebrock 等人1996年的在一个系列的涵盖了最高速 度从700至1500英尺/秒，压比从1. 5到3的吸附式压气机的设计中呈现出了新 的结果，设计研究清楚地表明，级做功的增加，可以实现压气机吸气的愿望。这 些努力仅仅代表了在回答是否抽吸会导致改善发动机性能整体问题过程的笫一 步。最后的答案取决于吸入对发动机的重量和燃油消耗的影响。这些反过来乂依 赖于整合吸气级进入发动机的细节。特别是，对循环效率的净效应取决于有多少 的放气流的能量可以回收，并且放气流在发动机系统的利用，例如冷却。这些问 题正在研究中。
r ------- 半径方向 比 --- 运动状态参数 x ——轴向方向 8 *——位移厚度 e ------ 动量厚度 P ——密度 n ——等爛效率
3——损失系数
isen --------- 等嫡
suet ---------- 吸入
本文的重点是一个为了实现在叶尖切向速度达到1500英尺/秒，压比达到 3. 5的高速吸气级的气动设讣。本设计与传统设计相比，在相同的2和2. 3之间压比下，叶尖切向速度大幅度提高了。(WennQrstrom, 1984)。
正如Merchant (1999).中描述的那样，超高的压气机叶片载荷对于乍一看下叶片的设计体系以及设计理念有要求。与传统的设计系统相比，它依赖于轴对称的流线曲率法，并结合级联数据或计算，用于本设计的设计系统由叶片求解Youngren和Drela(1991)开发的米塞斯准三维叶片，再加上一通流程序。：维码是用来分析叶片部分的设计，这部分设计用于构建三维叶片儿何堆叠。这非粘性-粘性的规划和米塞斯的反设计?特点给叶片部分的设计提供了前所未有的灵活性。为了使吸力计算成为叶片设计程序中的积分部分，在附面层制定时应包括一个强大的吸力模型。米塞斯要求山一个通过流求解的流面和流动条件的投入。与传统的流线曲率求解器相比，本设计系统中所使用的通流求解器解决了完全的轴对称欧拉方程，反映出更精确的径向流线型流道以及叶片排内的变化。端壁附面层，展向混合，以及需要附加的建模和实证研究非对称效应的影响在流量计算中是忽略不计的。然而，从三维粘性分析中得出的堵塞和损失被用于最终的优化设IK使用Adamczyk and Celestina在NASA格伦研究中心创造的AP'ASA程序进行了一个完整级的三维粘性分析。
在美国宇航局格伦研究中心还将进行一个实验测试级，这个级的机械设计类似于在Schuler (1998)中描述的低速吸气级，在这些吸气级中，一个重要的特征就是在转子上有一个顶部缸盖，它有利于从流动路径上沿径向向外排出气流, 而且，在设计系统中，无需对前端间隙的影响进行建模。
在接下来的部分中，吸气级的放气装置将会被呈现出来，其次就是一个关于这个级的气动设计的详细讨论。通流解和准三维叶片流面解表示设讣意图，其次是该级的三维粘性分析探讨。
图1:放气装置示意图
2.4放气装置
图1所示的是附面层抽吸或放气装置示意图，在表1中给出了每个放气位置的相
应的放气要求。放气质量流量是山占进气质量流量的白分比表示的，这种放气装置的质量流量是山在叶片吸力面翼展方向上的主放气槽和在圆周方向和弦向方向上的次级放气槽组成的。沿着翼展方向的放气槽的位置和放气要求是准三维设计过程的一个结果。转子的沿着翼展方向的放气槽是从叶片的弦长40%处延伸到叶尖部分，而静子则是从轮毂延伸到叶尖部分。对于周向槽的位置和放气要求的初步估讣是山转子缸盖和静子轮毂上受到激波位置决定的。叶片上的周向槽在设讣中是在整个叶片上延伸的。山于在准三维设讣系统中并没有对端壁附面层进行建模，所以关于这些放气槽的位置和放气要求的结果是根据三维粘性计算的迭代决定的。为了控制三维粘性计算中预测的沿着静子轮毂二次流的过度分离和发展，特地在静子轮毂吸力面附近的安装了从叶片的25%—直延伸到了75%处的弦向槽。
表1放气级要求
2.5级设计参数
表2是对反映了设计意图的高速级的设计参数的一个总结。在翼展方向上的转子和其所在级的总压比平均值是由其在交义的流动条件下讣算出的的准三维流面解得到的。当进行质量通量的讣算时，计?算区域的选择依据是转子叶片端面中心对前端的半径比。扩散因子在计算时釆用的是Lieblein的（Lieblein等人1953）定义，这个solidifies 则是在0叶片计算平面上叶片的弦线和间距的基础上计算的。等矯效率仅仅反映叶片的尾迹损失，不包括任何的整体系统级内的放气损失。表3给岀了一些重要的儿何参数。
2：
表3：级几何参数
图2中表示的是通流压力等值线和流动路径的径向视图，对转子的形状来说, 轮毂轮廓呈抛物线状，而且是在转子上是线性变化的。在转子上，轮毂的斜面角是33度，在静子上大概为12度。为了使斜面角更小，转子的前端半径呈现出减小的趋势，保证了一个额外的5%的收缩流道面积。转子上的静压在上升，从而减缓了底部附面层的增长趋势。在转子通道激波位置的附近，还形成了一个具有一定预压缩作用的流线叶型。
通过通流压力等值线可以看出很大一部分静压上升发生在转子上面，原因是总的压力上升的很大一部分是通过增加叶片加载而不是叶片速度来实现的。而且由于具有负的气流相对流动角的存在，转子从轮毂到叶片中间具有一个低的静压上升的趋势。山于叶根附近对于环境的低响应，静子叶根在马赫数约为1.5 左右的环境下静压会上升。
2.7级的准三维设计
本节介绍了转子和静子的根部、中部和顶部的流面上的流动解决方案。下图中使用的符号如下：
MACH1, MACH2
SLOP 1 ,SLOP2 P1,P2, PO
RE
ca. 0
进、出口马赫数
进、出口气流角
进、出口静压、入口总压力雷诺数粘性损失
转子和静子的来流马赫数与气流角的表示是不一样的，转子是在相对坐标系下的数
值，而静子则是在绝对坐标系下的数值。损失系数的定义为
P()2iscn —P()2
co = -------------------
皿一卩O
整体位移和动量厚度代表的是附面层内质量和动量的损失。在附面层积分计算时略流管高度的附加质量缺陷是山于附面层吸除引起的。它的定义是：
忽
&“林“讥Q认)其中msuc代表的是放气或者抽吸的质量。
2.7.1转子叶根
图3中显示的是叶片表面等嫡马赫数分布和相邻叶片间的马赫数分布云图。 为了满足压比的要求，-45 °的相对出口气流角是必不可少的，这是本节的一个 有趣的特点。在叶根附近的静压比大约为1.24,相对来说是比较低的，这是因 为叶片上此处附着的附面层用不着吸除。叶片吸力面的形状设计是为了保持在一 个非常短的压力恢复区中的弦终端的马赫数。虽然压力恢复会导致更大的叶型损 失，但是山于与叶根附面层的相互作用使附面层分离的可能性和通过推迟尾缘之 前的压力恢复减少二次流增长的特性也是可以忽略的。压力面显示出了一个在叶 片上均匀的到弦线中部不良的压力上升梯度，直到上升到尾缘位置。压力面上的 气流的较大的加速度是山于叶片的尾缘是发散形状的，在实际中这样形状主要是 为了缓解吸力面上的不良的压力梯度。
2.7.2转子65%处
图4显示了转子65%处等爛马赫数的分布和两相邻叶片间马赫数分布的云图。图a 等燔马赫数 图三动叶叶根区域
图a 等嫡马赫
数
?(.04
这一节说明了从较低的激波自山段到高马赫数部分的通道激波的过渡过程。叶片吸力面形状设计是为了在通道激波之前对气体进行预压缩。与此同时吸力面会有一个凹形的压力恢复区域，这是因为相对于叶片前端而言负荷较低。叶片的前缘形状确定的原则就是让气流在从圧力面到吸力面时有一个平稳的过渡，此处气流的撞击损失与粘性损失比较起来是可以忽略不计的。吸气使在激波部位底部流量的减少的效果是可见的。压力面的形状设计原则是为了拥有一个在叶片上均匀的到弦线中部不良的压力上升梯度，直到上升到尾缘位置。叶片上显示出了前缘的厚度以及在相同马赫数下相比较于常规叶片的最大厚度。相邻的叶片马赫数云图显示了激波结构，吸槽的效果将在激波的下游被发现。
2.7.3转子叶尖
(b)马赫数云图
图5转子叶尖叶型
图5展示的是转子叶尖等燔马赫数分布和转子相邻间马赫数分布云图。这部分最高的压比可以达到3. 81.对于转子来说，最大的扩散系数是0. 76o叶片的前缘形状确定的原则就是让气流在从压力面到吸力面时有一个平稳的过渡，而吸力面形状设计是为了在通道激波之前对气体进行预压缩。吸气槽位于激波的下游，并且趋向于固定坐落在槽位置处的激波部分的底部。压力面显示的是一个在40% 弦长处相当不利的不良压力梯度，随之而来的是一个在尾缘处的恒定马赫数。叶片压力面的设讣原则是削弱通道激波，从而最大限度限制该区域的附面层增加。增加叶片发散式尾缘的载荷时的效率会山于不寻常的压力面的附面层厚度而被降低。
叶片相邻间的叶片的马赫数云图显示，激波和激波之间的相交将会发生在最大厚度下游处。成型压力面对降低通道激波力的作用是在压力侧的下游侧看到的。在相同的来流马赫数的情况下，叶片片度和前缘半径远远超过传统的超音速叶片。
(a)运动形状参数(b)吸力而位移和动量厚度
图6转子叶尖附而层
图6显示了在叶片吸力面叶尖上的形状参数(HJ分布和附面层分布图。吸力面上
的形状参数与预圧缩区域基本上是一样的，都是在受到逐渐增加的激波之后在压力恢
复区增长。在控制乩快速增长时，吸力对它的影响是显而易见的。压力侧与吸力侧一
样的，乩也会山于不良压力梯度导致其增长，然后从压力梯度基本为零的部分开始下
降，直到尾缘部分。图6 (b)反映出了吸力对于位移和动量疗度的影响。
2.7.4静子叶根
(b)马赫数云图
图7静子叶根叶型
图7显示了静子叶片叶型等嫡马赫数的分布以及相邻叶片之间马赫数分布云图。山于气流从转子出口进入静子时具有较大的切向速度，导致进口的绝对马
赫数达到了1?5。叶根部分的静压比和损失接近转子的叶尖部分，这是因为沿着翼展
旋涡侧面的自山涡。同转子一样，静子叶片前端吸力面形状设讣准则是对进入通道激
波的来流进行预压缩，使其马赫数降低。吸气槽位于激波的后面，防止其分离。山于较
高的叶片稠度和轮毂的流道收缩的原因，扩散系数为0. 66的静
子相比较于转子叶尖的扩散系数较低。压力侧的马赫数分布显示出了前缘下游的 通道激波，随后是一个有着直到尾缘都保持着恒定负载的区域。相邻间叶片马赫 数分布云图显示出了通道激波在叶片通道上很协调，并且强烈的冲击着压力面和 吸力面。
（a ）运动形状参数 （b ）吸力面位移和动量厚度
图8静子叶根叶型
图8显示出了在静子叶根的形状参数（HQ 和吸力面上的附面层参数。形状 参数图显示出在叶片吸力面和压力面上激波位置上形状参数快速增加。吸力面下 游的激波防止了吸力面上的附面层分离。
2.7.5静子中部
（a ）等炳马赫数 （b ）马赫数云图
图9静子翼展中部叶型
静子中部的叶片表面马赫数和相邻叶片马赫数分布云图在图9中展示出来 了。此处的激波强度远远低于转子叶根，而且在激波的下游能看到吸气槽的影响。 相比较于为了防止因为激波附面层相互干涉而产生分离而设计的叶根吸力侧，在 这种情况下，较弱的激波使得吸力槽可以从激波处移动到下游，从而控制亚声速 压力恢复区的附面层增长。相邻叶片间马赫数分布云图显示出了激波结构和激波 处下游的吸
力槽的影响。忡Hru ?
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2.7.6静子叶尖
图10静子叶尖叶型
图10显示的是静子叶尖等燔马赫数分布以及相邻叶片间马赫数分布云图。
这是级中最不寻常的一个部分，因为它和叶根一样需要很大的反转特性。大的
入口气流角是山转子的顶部缸盖的旋涡导致的。与叶尖下较低位置相比，这一部分的预压缩儿乎可以忽略不计。通道激波很微弱，并且激波的下游的气流仍是超音速的。与叶片中部一样，吸力侧主要用于控制在亚音速压力恢复区域内附面层的增长。
2?8级的三维粘性分析
在本节中呈现的转子三维粘性分析结果是使用在Adamczyk (1985)和Celestina (1999)中描述的APMSA编码计算出来的。用于计算的网格中轴向有199个节点，周向51个，径向51个。表4中总结了计算结果中的流动条件和级性能。入口的质量流量是基于叶尖半径为10. 35英尺(0.263米)的基础上的, 这个半径将是美国航空航天局格伦压缩机钻机的实验级的半径。
入口质量流量37. 95千克/秒
动叶压比 3. 72
级压比 3. 39
放气流质量流量7%
2.8.1转子叶根
图11显示了在转子叶根处的相对马赫数的云图。根据图3所示的设计意图，气流在弦长为80%处仍然保持亚音速。因为尾缘附近吸力侧附面层分离使堵塞现象，在尾缘附近将会看到一个超音速的气流区域。由于叶片的表面和叶根之间存在角度，使得这种附面层分离将会在吸力侧角落得到加剧。这种现象在图17中的转子出口处能被看到。
2.8.2转子65%处
图12中显示了在65%弦长处的相对马赫数云图。山于激波很好的坐落在叶片通道内，致使入口的马赫数高于图4中呈现的设计意图中的入口马赫数。在激波的下游位置能观察到吸气的影响。相对于准三维的计算结果，吸气槽下游位置的附面层呈现出了过度增长，这是因为通道激波坐落在比设讣地点更远的地方。我们也能发现，通道激波可以增加压力侧的附面层的增长。
2.8.3转子95%处
图13 95%弦长处三维粘性分析相对马赫数云图
图13显示了刚好远离管壁附面层的影响的转子叶尖附近的相对马赫数云图。该激波结构类似于图5中呈现的设计结构。在通道的咽喉处弓形激波和通道激波相互干涉，并且通道激波的底部会被向吸气槽移动。吸力面附面层的形成和最终的分离在70%弦长处能观察到，当我们在三维计算将通道激波设置在叶片通道下游低于设计背压的位置时，同样能看到这个现象。一些压力面附面层的形成也能观察到是因为圧力侧通道激波的激波在设计意图的更下游位置。
2.8.4静子叶根
图14静子叶根处相对马赫数云图
图14显示了在静子叶根处的相对马赫数分布云图。通道激波的位置与在图7所示的准三维计算吻合良好。在叶片吸力面激波下游能看到吸力槽的影响。激波对10%弦长处的激波和一个激波上游为1. 54的高马赫数致使压力面附面层的分离，同样这还加剧的叶根附面层的分离，并且最终移动到吸力侧。吸力侧附面层的分离在80%弦长左右能观察到。静子上的这些附面层分离和在此区域的二次流的发展将会导致整级的压比和效率明显下降。
2 8.5静子中部
图15静子中部马赫数分布云图
图15显示了在静子中部马赫数分布的云图。激波的位置和整体流动特性与准三维讣算结果相符。在通道激波的下游能看到吸气槽的影响。在吸力侧和压力侧都看不到附面层的分离。
2.8.6静子叶尖
图16显示了静子叶尖马赫数分布云图。通道激波的位置位于叶尖的更上游位置，导致了比准三维讣算更大的进气角。气流分离在吸力面或者压力面都观察不到。在激波下游能看到吸气槽的影响。三维流动和图10中呈现的准三维计算有着良好的一致性。
2. 9转子和静子尾迹
suctto n side
图17转子尾迹轴向速度分布云图
图17显示了转子尾迹轴向速度分布云图。从云图中我们可以知道在90%弦长之前叶片通道内的相对净流量。在转子顶部吸力面能观察到一个分离的区域。在转子叶根吸入侧角落也能观察到分离，虽然分离的剧烈程度没有顶部那么强烈。这些区域的分离流动在图13和11中呈现的叶根和叶顶间马赫数分布云图中看到。
图18中显示的是静子尾迹处的轴向速度分布云图。在静子吸力面能看到分离流动的区域从叶根延伸到了叶片中部。由于叶根存在相对比较大的压力梯度, 所以分离是从叶根附近的强烈的通道激波处开始的并快速增加。图14中显示了沿周向叶根处的分离现象。
2.10级速度线
图19转子与级在设计转速时的转速
图19显示了转子和级在设讣转速时的转速。压比和等嫡效率是利用转子和 级的入口和出口的平均质量分别得出来的。转子能达到的最高压比是3.72,超 过了叶尖的峰值，转子最高效率是93. 3%o 而级的最高压比为3.43,最高效率为 86. 8%o
2.11结论
麻省理工的高速吸气级设讣的初衷是实现一个在1500英尺/秒叶尖切向速 度时压比达到3. 5o 它也使用附面层抽吸的方法实现了在给定最高切向速度的情 况下持续增加压气机级的压比。除了端壁区域，尤其是在存在着附面层的转子和 静子的叶片端壁，级的三维粘性分析与准三维设计意图有着良好的一致性，三维 粘性计算预测的转子的压比和效率与准三维设计LI 的一致。而三维粘性计算得出 的级的压比和效率III 于附面层的过度分离和叶根处强烈的二次流使其低于准三 维计算得出的结果。
在级的设计过程中一个重要的因素是叶片叶型设计方法，在这个方法中，任 意的形状特征例如混合前缘，预压缩，发散尾缘都被利用起来了设计过程中吸气 计算的整合也是在达到充分利用抽吸好处并尽量减少放气要求这个过程中的一 个重要要求。 参考文献
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Youngren, H.H., Drela, M., 1991, H Viscous/lnviscid Method for Preliminary Design of Transonic Cascades," AIAA Paper AIAA-91-2364.
航空发动机试验测试技术
航空发动机试验测试技术 航空发动机是当代最精密的机械产品之一，由于航空发动机涉及气动、热工、结构与 强度、控制、测试、计算机、制造技术和材料等多种学科，一台发动机内有十几个部件和 系统以及数以万计的零件，其应力、温度、转速、压力、振动、间隙等工作条件远比飞机 其它分系统复杂和苛刻，而且对性能、重量、适用性、可靠性、耐久性和环境特性又有很 高的要求，因此发动机的研制过程是一个设计、制造、试验、修改设计的多次迭代性过程。在有良好技术储备的基础上，研制一种新的发动机尚要做一万小时的整机试验和十万小时 的部件及系统试验，需要庞大而精密的试验设备。试验测试技术是发展先进航空发动机的 关键技术之一，试验测试结果既是验证和修改发动机设计的重要依据，也是评价发动机部 件和整机性能的重要判定条件。因此“航空发动机是试出来的”已成为行业共识。 从航空发动机各组成部分的试验来分类，可分为部件试验和全台发动机的整机试验， 一般也将全台发动机的试验称为试车。部件试验主要有：进气道试验、压气机试验、平面 叶栅试验、燃烧室试验、涡轮试验、加力燃烧室试验、尾喷管试验、附件试验以及零、组 件的强度、振动试验等。整机试验有：整机地面试验、高空模拟试验、环境试验和飞行试 验等。下面详细介绍几种试验。 1进气道试验 研究飞行器进气道性能的风洞试验。一般先进行小缩比尺寸模型的风洞试验，主 要是验证和修改初步设计的进气道静特性。然后还需在较大的风洞上进行l／6或l／5的 缩尺模型试验，以便验证进气道全部设计要求。进气道与发动机是共同工作的，在不同状 态下都要求进气道与发动机的流量匹配和流场匹配，相容性要好。实现相容目前主要依靠 进气道与发动机联合试验。 2，压气机试验 对压气机性能进行的试验。压气机性能试验主要是在不同的转速下，测取压气机特性 参数(空气流量、增压比、效率和喘振点等)，以便验证设计、计算是否正确、合理，找出 不足之处，便于修改、完善设计。压气机试验可分为： (1)压气机模型试验：用满足几何相似的缩小或放大的压气机模型件，在压气机试验台上按任务要求进行的试验。 (2)全尺寸压气机试验：用全尺寸的压气机试验件在压气机试验台上测取压气机特性，确定稳定工作边界，研究流动损失及检查压气机调节系统可靠性等所进行的试验。 (3)在发动机上进行的全尺寸压气机试验：在发动机上试验压气机，主要包括部件间的匹配和进行一些特种试验，如侧风试验、叶片应力测量试验和压气机防喘系统试验等。 3，燃烧室试验 在专门的燃烧室试验设备上，模拟发动机燃烧室的进口气流条件(压力、温度、流量) 所进行的各种试验。主要试验内容有：燃烧效率、流体阻力、稳定工作范围、加速性、出 口温度分布、火焰筒壁温与寿命、喷嘴积炭、排气污染、点火范围等。 由于燃烧室中发生的物理化学过程十分复杂，目前还没有一套精确的设计计算方法。因此，燃烧室的研制和发展主要靠大量试验来完成。根据试验目的，在不同试验器上，采 用不同的模拟准则，进行多次反复试验并进行修改调整，以满足设计要求，因此燃烧室试 验对新机研制或改进改型是必不可少的关键性试验。
完整word版,压缩空气管路系统设计与安装
压缩空气管路系统设计与安装 苏州卓锐机械空气压缩机的应用范围是广泛的，正确安装是重要的关键，注意任何应用类型所共有的安装基本原则，将可确保空压机发挥最高效率和性能。 压缩空气作为动力源泉已经有一个多世纪的历史，随着科学技术的发展，特别是人类对其生存空间环境要求的提高，推动了压缩技术的发展。现在人们不再只是满足于“动力源”了，而是对空气品质以及机器对环境的影响有了更高的要求，即对压缩机有了更高的要求：----机器对环境的影响最小； ----使机器最大程度地满足于各种环境的要求； ----人机间有良好的关系。 就空压站而言，其设计与安装，对能源消耗、生产工艺要求、空气品质、用气量满足等生产成本均有直接的因素。常见有： ----选用的压缩机规格过大。其后果：停机与空转时间长； ----选用的压缩机设备规格过小。其后果：用气终端压力过小，降低工效； ----空气压缩机通风不足。其后果：压缩机流量下降； ----管道及其配件的安装不符合要求。其后果：空气泄漏或压力降过大，气量不足或空气品质下降； ----压缩空气罐尺寸错误。其后果：设备磨损加快； ----管路、干燥器、过滤以及输入/输出气道尺寸过小。其后果：压力损失增加。 我们从事压缩空气工作者，必须清楚认识到压缩空气设备的选型、配置、供给实施设计正确具有重要的意义。 安装场所之选定 压缩机安装场所之选定最为工作人员所疏忽。往往空压机购置后就随便找个位置，配管后立即使用，根本没有事前的规划。殊不知如此草率的结果，却形成日后空压机故障、维修困难及压缩空气品质不良等后果。所以适当的安装场所乃是正确使用空压系统的先决条件。 1、须宽阔采光良好的场所，以利操作和检修。 2、空气之相对湿度宜低、灰尘少、空气清净且通风良好。 3、环境温度宜低于40℃，因环境温度越高，则空压机之输出空气量越少。 4、如果工厂环境较差，灰尘多，须加装前置过滤设备以维持空压机系统零件之使用寿命。
压缩机性能实验报告
.. 压缩机性能实验报告 实验小组： 小组成员：0
实验时间： 一、实验目的 1.了解制冷循环系统的组成及压缩机在制冷系统中的重要作用 2. 测定制冷压缩机的性能 3.分析影响制冷压缩机性能的因素 二、实验装置 实验台由封闭式压缩机、冷凝器、蒸发器、储液罐、节流阀、电加热器、冷水泵、热水泵、冷水流量计、热水流量计、排气压力表、吸气压力表、测温显示仪表、测温热电偶等组成小型制冷系统（如下图所示）。 三、实验步骤 1. 将水箱中注满水，接通电源后，开启冷水泵和热水泵，并调整其流量； 2. 打开吸、排气阀、储液罐阀门，启动压缩机，开节流阀，右旋调温旋钮，调整电压使蒸发器进口水温稳定在某一温度值，作为一个实验工况点； 3.当各点温度趋于稳定时，依次按下测温表测温按键，观测各点温度值； 4.将数据进行记录，该工况点实验结束。 5.改变热水箱加热电压，使热水温度上升，稳定后再对温度、电流、电压等数据进行记录，一般可作3个工况点结束； 6.实验完成后，停止电热水箱加热，关闭吸气阀门，等压力继电器动作，压缩机自停，关闭压缩机开关，关闭节流阀，关排气阀，继续让水泵循环5分钟后断电，系统停止工作。 四、实验数据 1. 压缩机制冷量： ' 171112"" 161()i i v Q GC t t i i v -=-- (1) 式中：G — 载冷剂（水）的流量(kg/s)； C — 载冷剂（水）的比热(kJ/kg)； t1、t2 — 载冷剂（水）的进出蒸发器的温差(℃)； i1 — 在压缩机规定吸气温度，吸气压力下制冷剂蒸汽的比焓(kJ/kg)； i7 — 在压缩机规定过热温度下，节流阀后液体制剂的比焓(kJ/kg)； i1″— 在实验条件下，离开蒸发器制冷剂蒸汽的比焓(kJ/kg)； i6″— 在实验条件下，节流阀前液体制冷剂的比焓(kJ/kg)； v1 — 压缩机规定吸气温度，吸气压力下制冷剂蒸汽的比容(m 3/kg)； v1′— 压缩机实际吸气温度、压力下制冷剂蒸汽的比容(m 3/kg)。 2.压缩机轴功率： i N W η=? (2) 式中：W —压缩机配用电动机输入功率(kW)； i η—压缩机电动机效率，一般取0.8～0.9。 3.制冷系数： 0Q N ε= (3) 4.热平衡误差： 011 () Q Q N Q --Λ= (4) 式中： Q1 —冷凝器换热量(kW)
压气机性能实验报告
天津市高等教育自学考试 模具设计与制造专业 热工基础与应用 综合实验报告 （一）压气机性能实验 主考院校: 专业名称： 专业代码： 学生姓名： 准考证号：
一、活塞式压气机概述 1.活塞式压气机结构及工作原理 （1）活塞式压气机结构 压气机在现代工业以及现代人的生活中被越来越多的广泛应用，不论是汽车上的涡轮增压系统还是航空航天发动机中的涡喷应用，随着技术的不断革新，其结构、性能也在不断的优化、提高。本实验旨在通过对简单形式的压气机，进行结构、工作原理以及性能的实验，以达到验证并深刻理解、掌握热工学课程中所学得的知识并应用于实际生产实践中。 本次实验所用压气机为“活塞式压气机”，现就其结构及特点作简要说明。 活塞式压气机是通用的机械设备之一，是一种将机械能转化为气体势能的机械。 图1.1 活塞式压气机机构简图 图1-2 三维仿真示意图
（2）活塞式压气机工作原理： 电机通过皮带带动曲柄转动，由连杆推动活塞作往复移动，压缩汽缸内的空气达到需要的压力。曲柄旋转一周，活塞往复移动一次，压气机的工作过程分为吸气、压缩、排气三步。 具体为：在气缸内作往复运动的活塞向右移动时，气缸内活塞左腔的压力低于大气压力pa ，吸气阀开启，外界空气吸入缸内，这个过程称为压缩过程。当缸内压力高于输出空气管道内压力p后，排气阀打开。压缩空气送至输气管内，这个过程称为排气过程。 这种结构的压缩机在排气过程结束时总有剩余容积存在。在下一次吸气时，剩余容积内的压缩空气会膨胀，从而减少了吸人的空气量，降低了效率，增加了压缩功。且由于剩余容积的存在，当压缩比增大时，温度急剧升高。特别的是，单级活塞式空压机，常用于需要 0 . 3 — 0 . 7MPa 压力范围的系统。压力超过 0 . 6MPa ，各项性能指标将急剧下降。故当输出压力较高时，应采取分级压缩。分级压缩可降低排气温度，节省压缩功，提高容积效率，增加压缩气体排气量。 活塞式空压机有多种结构形式。按气缸的配置方式分有立式、卧式、角度式、对称平衡式和对置式几种。按压缩级数可分为单级式、双级式和多级式三种。按设置方式可分为移动式和固定式两种。按控制方式可分为卸荷式和压力开关式两种。其中，卸荷式控制方式是指当贮气罐内的压力达到调定值时，空压机不停止运转而通过打开安全阀进行不压缩运转。这种空转状态称为卸荷运转。而压力开关式控制方式是指当贮气罐内的压力达到调定值时，空压机自动停止运转。 二、实验内容 1.实验目的 （1）压气机的压缩指数和容积效率等都是衡量其性能先进与否的重要参数。本实验是利用微机对压气机的有关性能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。从而获得压气机的平均压缩指数、容积效率、指示功、指示功率等性能参数。 （2）掌握指示功、压缩指数和容积效率的基本测试方法。 （3）对使用电脑采集、处理数据的全过程和方法有所了解。 2.实验装置及测量系统 本实验仪器装置主要由：压气机、电动机及测试系统所组成。 测试系统包括：压力传感器、动态应变仪、放大器、计算机及打印机， 压气机型号：Z—0.03/7 汽缸直径：D=50mm 活塞行程: L=20mm 连杆长度：H=70mm，转速：n=1400转/分
润滑油系统的设计及功能
润滑油系统的设计及功能 摘要：本文主要论述离心压缩机润滑油系统的设计方法以及系统各组部件的功能 关键词：润滑油系统设计功能 一、绪论 压缩机在工业生产中有着很重要的地位，随着国民经济的发展，其应用范围也越来越广泛，现在压缩机已经广泛的应用在石油化工﹑冶金﹑空分、电力、矿山﹑轻纺以及隧道等各个领域， 随着工业设备生产能力的不断提高，压缩机无论在流量、压比、转速等方面都在随之上升，一套稳定、有效的润滑系统在压缩机机组中就显得越来越重要。 二、系统的设计 润滑油系统为压缩机组的重要辅助部分，所以其设计的出发点就是：确保压缩机无论是在正常或事故状态下都能使其得到良好的润滑，并保证轴承、齿轮等各个润滑点的正常工作状态及最大限度的延长其使用寿命。因此其设计的基本参数主要为各个润滑点（如：压缩机的支撑轴承、推力轴承，电机的轴承，变速箱轴承及齿轮啮合等）的用油量及润滑油压力。 在知道了油量及油压参数后，就要结合压缩机的工作状况：是否为连续运转、检修周期、环境条件、共用工程条件等；另外还要考虑要求的安全程度来决定油系统的配置、调节控制方式及材料的选择等具体的设计原则。一般来讲，以上的各项条件在用户订货时就已协商确定过了。对于未确定的细节可以按照双方协商确定的国际标准、国家标准或制造厂标准执行。在以上各个方面确定以后就可以进行具体设计了。下面以我厂为四川空分设备（集团）有限责任公司设计、制造的2MCL454+3MCL406离心氧压缩机组配套油系统的设计为例进行说明。 首先，得到压缩机各个润滑点的用油量及油压要求如下： 根据与用户（买方）签定的技术协议即设计准则，该油站执行由美国石油协会发布的API614标准。因此根据此标准的规定可按以下步骤进行设计计算：
往复活塞式压缩机性能测定实验汇总
一、目的要求 1．了解往复活塞式压缩机的结构特点； 2．了解温度、压差等参数的测定方法，计算机数据采集与处理；3．掌握压缩机排气量的测定原理及方法； 4．掌握压缩机示功图的测试原理、测量方法和测量过程； 5．了解脉冲计数法测量转速的方法； 6．掌握测试过程中，计算机的使用和测量。 单作用压缩机工作原理图
二、实验仪器、设备、工具和材料
往复活塞式压缩机性能测定实验验装置简图 1－消音器2－喷嘴3－压力传感器4－温度传感器5－减压箱6－调节阀7－压力表8－安全阀9－稳压罐10－单向阀11－温度传感器12－压力传感器13－温度传感器14－吸入阀15－控制柜16－计算机17－接近开关18－冷却水排空阀19－进水阀20－排水管 注：图中虚线为信号传输线 三、实验原理和设计要求 活塞式压缩机原理示意简图 1．活塞压缩机排气量的测定实验的实验原理
用喷嘴法测量活塞式压缩机的排气量是目前广泛采用的一种方法。它是利用流体流经排气管道的喷嘴时，在喷嘴出口处形成局部收缩，从而使流速增加，经压力降低，并在喷嘴的前后产生压力差，流体的流量越大，在喷嘴前后产生的压力差就越大，两者具有一定的关系。因此测出喷嘴前后的压力差值，就可以间接地测量气体的流量。排气量的计算公式如下： 式中： q V：压缩机的排气量，m3／min， C：喷嘴系数，根据喷嘴前后的压力差，喷嘴前气体的绝对温度，在喷嘴系数表中查取，见本实验教材； D：喷嘴直径，D=19.05mm： H：喷嘴前后的压力差，mmH20； p0：吸入气体的绝对压力，Pa； T0：压缩机吸入气体的绝对温度，K； T1：压缩机排出气体的绝对温度，K。 通过测量装置，计算机采集吸入气体温度T0、排出气体温度T1、喷嘴压差H，并由计算机已存储的喷嘴系数表，计算出喷嘴系数，用上述公式计算出排气量q V。 2．传感器的布置和安装 排气量的测试需要测量出喷嘴前后的压力差、环境温度、排气温度三个参数，因此需要安装测量这三个参数的传感器。它们的布置如图1－2所示。
热工学实践实验报告
2016年热工学实践实验内容 实验3 二氧化碳气体P-V-T 关系的测定 一、实验目的 1. 了解CO 2临界状态的观测方法，增强对临界状态概念的感性认识。 2. 巩固课堂讲授的实际气体状态变化规律的理论知识，加深对饱和状态、临界状态等基本概念的理解。 3. 掌握CO 2的P-V-T 间关系测定方法。观察二氧化碳气体的液化过程的状态变化，及经过临界状态时的气液突变现象，测定等温线和临界状态的参数。 二、实验任务 1．测定CO 2气体基本状态参数P-V-T 之间的关系，在P —V 图上绘制出t 为20℃、31.1 ℃、40℃三条等温曲线。 2．观察饱和状态，找出t 为20℃时，饱和液体的比容与饱和压力的对应关系。 3．观察临界状态，在临界点附近出现气液分界模糊的现象，测定临界状态参数。 4．根据实验数据结果，画出实际气体P-V-t 的关系图。 三、实验原理 1. 理想气体状态方程：PV = RT 实际气体：因为气体分子体积和分子之间存在相互的作用力，状态参数（压力、温度、比容）之间的关系不再遵循理想气体方程式了。考虑上述两方面的影响，1873年范德瓦尔对理想气体状态方程式进行了修正，提出如下修正方程： ()RT b v v a p =-??? ? ?+2 （3-1） 式中: a / v 2 是分子力的修正项； b 是分子体积的修正项。修正方程也可写成 : 0)(23 =-++-ab av v RT bp pv （3-2） 它是V 的三次方程。随着P 和T 的不同，V 可以有三种解：三个不等的实根；三个相等的实 根；一个实根、两个虚根。 1869年安德鲁用CO 2做试验说明了这个现象，他在各种温度下定温压缩CO 2并测定p 与v ，得到了P —V 图上一些等温线，如图2—1所示。从图中可见，当t >31.1℃时，对应每一个p ，可有一个v 值，相应于（1）方程具有一个实根、两个虚根；当t =31.1℃时，而p = p c 时，使曲线出现一个转折点C 即临界点，相应于方程解的三个相等的实根；当t <31.1℃时，实验测得的等温线中间有一段是水平线（气体凝结过程），这段曲线与按方程式描出的曲线不能完全吻合。这表明范德瓦尔方程不够完善之处，但是它反映了物质汽液两相的性质和两相转变的连续性。 2．简单可压缩系统工质处于平衡状态时，状态参数压力、温度和比容之间有确定的关系，可表示为： F （P ，V ，T ）= 0
实验二 压气机的性能
实验二压气机的性能 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η ，指示功W c、指示功率P等性能参数。 v 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。 1
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W c，显然其值就是P—V图上工作过程线cdijc所包围的面积，即 W W=W?W1?W2×10?5（kgf—m） 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 W1=WWW2 4WW 1
9F燃气系统压气机进口导叶(讲义版)
压气机进口导叶 目录 I. 系统介绍22222222222222222222222222222222222222222222222222222222 A．简介22222222222222222222222222222222222222222222222222222222 B．系统概述22222222222222222222222222222222222222222222222222222 C．系统元件介绍2222222222222222222222222222222222222222222222222 1．蓄压器—MARAC005（AH2—1）222222222222222222222222 2．伺服阀—MARFCV065（95TV—1）2222222222222222222223 3．液压跳闸继电器—MAR[LATER]（VH3—1）22222222222224 4．液压油缸MC001（ACV—1）222222222222222222222222224 5．线形可变位置差动传感器2222222222222222222222222222224 6．液压油滤—MARFL008 222222222222222222222222222222225 D．运行方式2222222222222222222222222222222222222222222222222225 1．启动方式运行22222222222222222222222222222222222222225 2．温控方式运行（联合循环）22222222222222222222222222226 3．紧急状态222222222222222222222222222222222222222222226
静叶角度调节对压气机性能影响的试验研究_张健
收稿日期:1999-01-18;修订日期:1999-04-08 作者简介:张健(1962-),男,航空燃气涡轮研究院研究员,在职博士研究生 第15卷 第1期2000年1月 航空动力学报 Journal of Aerospace Power Vol.15No.1 Jan. 2000 文章编号:1000-8055(2000)01-0027-04 静叶角度调节对压气机性能 影响的试验研究 张 健 任铭林 (航空燃气涡轮研究院,四川江油 6217603) 摘要:本文介绍了通过调节一三级轴流压气机各级静叶角度组合,以改善级间匹配关系,从而来提高压气机性能的试验研究方法和过程。试验结果表明,静叶角度的改变对压气机性能有着极为明显的影响。通过试验,找到了该压气机在设计转速下的一组最佳角度匹配。最高绝热效率提高了7.4个百分点,稳定工作裕度也有了显著的增加。 关 键 词:静叶片;角度;压气机性能中图分类号:V 263.3 文献标识码:A 1 引 言 压气机是对发动机的性能、稳定性、可靠性和成本有极大影响的重要部件,随着发动机技术的发展,要求不断提高压气机的级压比、效率和扩大稳定工作范围。 改善压气机气动设计技术的重要途径是深入了解多级轴流压气机级间匹配的流动机理,摸索各级静叶安装角之间的相互影响,寻找可获得最佳性能的各级静叶角度组合。目前,多级轴流压气机的特性预估方法还难以准确计算出静叶角度变化对多级轴流压气机性能的影响。通过试验调试,加上叶片角度优化程序的辅助计算,从而寻找各 级静叶角度的最佳匹配,仍是现实可行的方法。 作为高性能多级轴流压气机技术研究计划的一部分,我们参考NASA TP-2597技术报告 [1] 和有关资料。研制了一台三级高性能压气机试验件,在燃气涡轮研究院的全台压气机试验台上进行了气动性能试验研究。本文介绍了试验研究的部分工作,即通过调节各级静叶安装角的优化匹配来寻找压气机的最佳性能,以及角度变化对压气机性能的影响。 2 试验设备和试验件 试验设备:试验设备为敞开节流式轴流压气机试车台,其结构简图见图1所示。空气通过防尘 图1 试验器结构简图(1.防尘网2.流量测量管3.进气节气门4.稳压箱5.齿轮增速器 6.排气道 7.排气收集器 8.排气节气门 9.动力装置)
压缩空气系统设计手册
压缩空气中水分的含量及影响 ( ) 一般大气中的水份皆呈气态，不易觉察其存在，若经空气压缩机压缩及管路冷却后，则会凝结成水滴。［例如］在大气温度30℃，相对温度75℃状况下，一台空气压缩机，吐出量为3m3/min，工作压力为0.7Mpa，运转24小时压缩空气中约含有100升的水份。 压缩空气系统中水分的影响： 一、压缩空气管路快速腐蚀，压降增加； 设定压力提高1kgf/cm2G,动力输出增加5%-7%，或减少排气量6%-8%。 二、设备严重故障，增加维修保养费用； 1.腐蚀零件。 2.阻塞气控仪器。 3.降低气动工具的效率。 三、破坏产品品质，产品不良率提高； 1.应用产品清洁时，造成湿气污染。 2.应用喷漆涂装时，影响产品品质。 四、影响生产流程，生产能量降低； 1.粉体输送时，易阻塞管线。 2.气动设备故障，而停工。 ----冲刷掉气动工具，电机和气缸中的润滑油，增加磨损并缩短寿命，提高维护成本----使气动阀门和控制仪器失灵，影响可靠操作，效率降低 ----影响油漆和整饰作业质量 ----引起系统中的金属装置腐蚀生锈，影响其寿命，并可导致过度压降 ----气流分配成本提高(需倾斜管道，设置U形管和滴水管) ----在冰冻季节，水气凝结后会使管道及附件冻结而损害，或增加气流阻力，产生误动 压缩空气中油的危害： 在一些要求比较严格的地方，比如气动控制系统中，一滴油能改变气孔的状况，使原本正常的自动运行的生产线瘫痪。有时，油还会将气动阀门的密封圈和柱要胀大，造成操作迟缓，严重的甚至堵塞，在由空气完成的工序中，如吹形件，油还会造成产品外形缺陷或外表污染。
* 油污的主要来源 由于大部分压缩空气系统都使用油润滑式压缩机，该机在工作中将油汽化成油滴。它们以两种方式形成：一种是由于活塞压缩或叶片旋转的剪切作用产生的所谓“分散型液滴”，其直径在1-50um。另一种是在润滑油冷却高温的机体时，汽化形成的“冷凝型液滴”，其直径一般小于1um，这种冷凝油滴通常占油污重量超过50%，占全部油污实际颗粒数量超过99%。 * 无油压缩机是否含油污 在最理想的工作状态下，此类压缩机也会产生不少于0.5ppm W/W的碳氢化合物，即按100scfm气量计，每月产生的汽化冷凝液也超过15ml. 氧化铝和分子筛的比较 ( )
压缩机性能测试实验.doc
制冷压缩机性能测试实验 一、实验目的 通过制冷压缩机实际运行测试实验，使学生了解并掌握以下内容： 1、制冷压缩机制冷量的测试方法； 2、蒸发温度、冷凝温度与制冷量的关系； 3、制冷系统主要运行参数及其相互之间的影响； 4、有关测试仪器、仪表的使用方法； 5、测试数据处理及误差分析方法。 二、实验原理 1、制冷压缩机的性能随蒸发温度和冷凝温度的变化而变化，因此需要在国家标准规定的工况下进行制冷压缩机的性能测试。 2、压缩机的性能可由其工作工况的性能系数COP 来衡量： Q COP W = 式中，0Q 为压缩机的制冷量； W 为压缩机输入功率。 3、在一个确定的工况下，蒸发温度、冷凝温度、吸气温度以及过冷度都是已知的。这样，对于单级蒸气压缩式制冷机来说，其循环p-h 图如图3 所示。 图3 图中，1点为压缩机吸气状态；4-5为过冷段。 在特定工况下，压缩机的单位质量制冷量是确定的，即：015q h h =- 。这样只要测得流经压缩机的制冷剂质量流量m G ，就可计算出压缩机的制冷量，即 0015()m m Q G q G h h =?=?- 4、压缩机的输入功率：开启式压缩机为输入压缩机的轴功率，封闭式（包括半封闭式和全封闭式）压缩机为电动机输入功率。 三、实验设备
整个实验装置由制冷系统及换热系统、参数测量采集和控制系统共三部分组成： 1、制冷系统采用全封闭涡旋式制冷压缩机，蒸发器为板式换热器，冷凝器为壳管式换热器，节流装置为电子膨胀阀。 1.1冷却水换热系统由冷却水泵、冷却水塔、调节冷凝器进水温度的恒温器和水流量调节阀门及管路组成； 1.2冷媒水换热系统由冷媒水泵、调节蒸发器进水温度的恒温器、调节水流量的阀门组成； 2、六个绝对压力变送器、十个PT100温度传感器、两个涡轮流量变送器分别对应原理图位置及安捷伦34970型数据采集仪和压缩机性能测试软件； 3、控制系统：通过三块山武SCD36数字调节器分别根据设定值与实测值的差值来调节冷却水、冷媒水的加热量和电子膨胀阀的开度，将机组运行控制在设定工况允许的范围内。 图4 四、实验方法 制冷工况由两个主要参数来决定，即蒸发温度和冷凝温度，制冷压缩机性能测试的国家工况名称 蒸发温度 ℃ 冷凝温度 ℃ 吸气温度 ℃ 标准工况 -15 +30 +15±3 最大压差工况 -30 +50 最大轴功率工况 +10 +50 空调工况（水冷） +5 +35 空调工况（风冷） +5 +55 试验工况的稳定与否，是关系到测试数据是否准确的关键问题，工况稳定的标志是主要的测试参数都不随时间变化。调节时需要特别地耐心、细致。 实际试验中是根据吸气压力来确定蒸发温度，冷凝温度是根据排气压力来确定。如果吸气温度也达到稳定，表明制冷量也达到稳定。本装置是通过： 1、调整冷却水流量和温度来稳定压缩机的排气压力； 2、调整冷媒水流量和温度来稳定压缩机的吸气温度；
航空航天技术概论--实验报告
实验一、飞行原理实验 （一）实验目的 1．熟悉风洞的功用和典型构造； 2．通过烟风洞实验观察模型的气流流动情况； 3．通过低速风洞的吹风实验了解升力与迎角、相对速度之间的关系； 4．通过对不同的飞机模型进行吹风实验掌握飞机的稳定性和操纵性。 （二）实验内容 1．观察翼型模型或飞机模型在烟风洞中的气流流动情况； 2．观察飞机模型的迎角大小和相对速度对升力的影响规律； 3．观察飞机模型在受到扰动失衡之后如何自动恢复到平衡状态； 4．观察飞机模型通过操纵设备来改变飞机的哪些飞行状态。 （三）实验设备 实验设备主要包括：直流式低速风洞、烟风洞、以及各种不同类型的飞机吹风模型教具。如图1-1所示是烟风洞构造示意图。烟风洞也是一种低速风洞，主要用于形象地显示出环绕实验模型的气流流动的情况，使观察者可以清晰地看出模型的流线谱，或拍摄出流线谱的照片。 1-发烟器；2-管道；3-梳状管；4-实验段；5-沉淀槽；6-烟量开关； 7-烟速调整纽；8-模型迎角调整纽；9-发烟器及照明开关 图1-1 烟风洞构造示意图 烟风洞一般由风洞本体、发烟器、风扇电动机和照明设备等组成。风洞的剖面呈矩形，为闭口直流式。烟从发烟器1产生，沿管道2流向梳状管3（很多并列的细管），烟雾通过梳状管形成一条条细的流线，流线流过实验段4时，就可以观察气流流过模型时的流动情况。烟雾流过实验段后流人沉淀槽5，最后流到风洞的外面。发烟器底部装有电加热器，把注入的矿油点燃而发烟。为了看得更清楚或方便摄影，风洞实验段后壁常漆成黑色，并用管状的电灯来照明。 如图1-2所示是一种简单的直流式风洞的构造示意图。风洞的人造风是由风扇旋转式产生的，风扇由电动机带动，调整电动机的转速，可以改变风洞中气流的流速。
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：
制冷压缩机性能测试实验
制冷压缩机性能测试实验 试验台简介 本试验台采用图1所示系统，通过阀门的转换，可进行制冷压缩机性能测试实验、冷水机组性能实验、水-水换热器性能实验和水泵性能实验。 制冷压缩机性能实验系统由压缩机、冷凝器、蒸发器、电子膨胀阀、恒温器电参数仪等设备组成。压缩机吸气压力、吸气温度、排气压力分别控制在国家标准规定的状态下。吸气温度由恒温器2调节蒸发器冷媒水进口温度T9控制，吸气压力由电子膨胀阀控制，排气压力由恒温器1调节冷凝器冷却水进口温度T7控制。压缩机的实际制冷量由通过蒸发器的冷媒水进出口温度和流量测出，冷凝换热量由通过冷凝器的冷却水进出口温度及流量测得。由此得到压缩机的主辅测质量流量，进而计算出标准工况下的主辅侧制冷量。压缩机的输入功率由电参数仪测得。在制冷系统内部安装多个压力和温度测点，可以方便地确定系统内部的状态。 冷水机组性能实验系统，由压缩机、冷凝器、蒸发器、热力膨胀阀、恒温器等设备组成。实验时，可以设置不同的冷媒水和冷却水温度。冷水机组冷媒水进口温度通过调节恒温器2中的电加热器控制，冷却水进口温度通过调节恒温器1中的电加热器控制，而出口温度则通过阀门调节。冷水机组的输入功率通过电参数仪表测得。冷水机组的制冷量由通过蒸发器的冷媒水进出口温度和流量测出，冷凝换热量由通过冷凝器的冷却水进出口温度及流量测得。同时在系统中加入了相应的温度和压力测点，可以使学生能更加深入地了解冷水机组的工作特性。 水－水换热器性能实验系统，由冷水机组、恒温器、流量计、水泵等设备组成。冷热侧流体分别通过冷水机组和恒温器1获得。换热器冷侧和热侧流体进口温度分别通过恒温器2和恒温器1控制。通过测量换热器两侧流体进出口温度和两侧的流量，可以求出换热量，在已知换热面积的前提下，可以求出换热器的换热系数K。 水泵性能实验系统，由水泵、流量计、电参数仪等设备组成。水泵的流量通过流量计测得，水泵的扬程通过水泵进出口压力变送器测得。在水泵的出口处设立调节阀，通过改变阀门的开度来改变水泵进口处的参数，获得水泵变工况运行特性曲线。
压缩机性能实验指导书
活塞式压缩机性能实验台实验指导书 重庆科技学院机械设计制造教研室 2010.3
活塞式压缩机性能实验 实验指导书 一、实验目的 1. 了解活塞式压气机的工作原理及构造，理解压气机的几个性能参数的意义。 2. 熟悉用微机测定压气机工作过程的方法，采集并显示压气机的示功图。 3. 根据测定结果，确定压气机的耗功W C、耗功率P、多变压缩指数m、容积效率ηv 等性能参数，或用面积仪测出示功图的有关面积并用直尺量出有关线段的长度，也可得出压气机的上述性能参数。 二、实验原理 本活塞式压缩机性能实验台，采用传感器技术，在微机控制下采集处理数据，绘制压缩机的示功图，并据此进行压缩机性能指标的计算和热力过程的分析，以加深对压缩机热力学原理的理解，提高运用微机对实验压缩机进行性能分析的能力。通过该实验能加深学生对压缩机工作过程的理解。 压气机的工作过程可以用示功图表示，示功图反映的就是气缸中的气体压力随体积变化的情况。本实验的核心就是用现代测试技术测定实际压气机的示功图。实验中采用压力传感器测试气缸中的压力，用接近开关确定压气机活塞的位置。当实验系统正常运行后，接近开关产生一个脉冲信号，数据采集板在该脉冲信号的激励下，以预定的频率采集压力信号，下一个脉冲信号产生时，计算机中断压力信号的采集并将采集数据存盘。显然，接近开关两次脉冲信号之间的时间间隔刚好对应活塞在气缸中往返运行一次(一个周期)，这期间压气机完成了膨胀、吸气、压缩及排气四个过程。 实验测量得到压气机示功图后，根据工程热力学原理，可进一步确定压气机的多变指数和容积效率等参数。 另外，通过调节储气罐上的节气阀的开度，以改变压气机排气压力实现变工况测量。 三、实验装置 实验装置简图如图1所示，主要由YQJ-V型活塞式空气压缩机(包括压气机本体、电动机、储气罐及节气阀等)和测试系统（包括压力传感器、磁电脉冲传感器、A/D采集板和计算机等）组成。系统总面貌如图2所示。 为了获得压气机工作过程的封闭示功图，对压气机气缸缸体、缸盖、飞轮等进行了改造，通过特殊设计的接头将气缸中的瞬时压力直接引出到压力传感器。另外在压气机飞轮上安装感应头，用接近开关产生曲轴转角所对应的活塞下止点的脉冲信号；下止点两次脉冲信号用来控制数据采集的始末，以达到压力和活塞位置两信号的同步。计算机采集板实时采集这两个信号，经过数据处理即可得到压气机的实际示功图。
压气机性能试验台操作规程
压气机性能试验台操作规程 一准备 1 安装好试机，检查压进、压出、涡进、涡出、油进、油出6个接口是否对准，拧紧，回油畅通。 2 打开电门，预热机油至60℃。 3检查压进、压出、涡进、涡出4接口的测温装置是否接通，测压管无折叠，无阻塞，无积水,各U形管液面是否在O线上。4小开风源进气阀门，检查各接合面是否密封，不得漏气。 5检查控制台面版各仪表是否正常。 二冷吹 1 关闭自循环阀。 2 开大压气机出气阀。 3 逐渐开大风源送风阀，直至增压器达到所测最低转速时为止。 4 根据该工况流量计压差等分8-10个点，分别测录各工况的压前、压后、涡前、涡后的温度与压力及相应流量计压差、温度。 5 输入上述参数，即得对应的压比、流量和绝热效率。 6.每个工况稳定3-5分钟后测录数据。 7 出现湍振时，立即放大压气机出气阀,稳定5min后再测。 8 同一方法测录高一档等转速线的相应参数。一般测录6-8条等转速线。 三热吹 1 适当关小风源送风阀。
2 接通点火电源，着火后油门由小逐惭开大，当达到所测增压器转速后，稳定5分钟开始测录上述参数。 四自循环 1 热吹时逐惭开大自循环闸阀，同时逐惭关闭压后出气阀及风源送风阀。 2 当全部关闭压后出气阀及风源送风阀时油门应该在最小开度上。 3 适当加大油门，自动提高增压器转速，直至所需转速值，稳定3-5min再测。 五注意事项： 1 进油压力小于0.15MPa时应停机，立即检查原因，排除故障后再试。 2 涡前温度不得超过650℃，1小时内不得超还750℃。特殊材质可根据耐高温程度适当提高涡前温度。 3 最高转速不得超过规定值。 4 机油温度不得超过设定值±1℃。 5 喘振时立即开大压后出气阀或关小风源送风阀。 6 试验时严防U形管汞及水柱外溢。一旦汞柱溢出，立即清除现场，以防污染环境。 六停机 1 关闭燃烧室油门。 2 冷风吹5分钟后关闭风源送风阀。
螺杆压缩机系统装置设计
摘要 螺杆空气压缩机(又称为双螺杆压缩机)是机电一体化的工业产品，用途非常广泛，其简称：螺杆压缩机。20世纪30年代，瑞典工程师Alf Lysholm在对燃气轮机进行研究时，希望找到一种作回转运动的压缩机，要求其转速比活塞压缩机高得多，以便可由燃气轮机直接驱动，并且不会发生喘振。为了达到上述目标，他发明了螺杆压缩机。在理论上，螺杆压缩机具有他所需要的特点，但由于必须具有非常大的排气量，才能满足燃气轮机工作的要求，螺杆压缩机并没有在此领域获得应用。1937年，Alf Lysholm 终于在SRM公司研制成功了两类螺杆压缩机试验样机，并取得了令人满意的测试结果。随后持续的基础理论研究和产品开发试验，螺杆压缩机才真正发展起来，并且其性能也在不断的完善。螺杆压缩机具有结构简单、运行可靠及操作方便等一系列独特的优点，广泛应用于矿山、化工、动力、冶金、建筑、机械、制冷等工业部门。在宽广的容量和式况范围内，逐步替代了其它种类的压缩机，统计数据表明，螺杆压缩机的销售量已占其它容积式压缩机销售量的80%以上，在所有正在运行的容积式压缩机中，有50%的是螺杆压缩机。螺杆压缩机具有结构简单、体积小、没有易损件、工作可靠、寿命长、维修简单等优点。 关键词：螺杆压缩机主机阴、阳转子接触线型线容积
第一章螺杆压缩机的现状和意义 螺杆压缩机广泛应用于矿山、化工、动力、冶金、建筑、机械、制冷等工业部门，在宽广的容量和式况范围内，逐步替代了其它种类的压缩机，统计数据表明，螺杆压缩机的销售量已占其它容积式压缩机销售量的80%以上，在所有正在运行的容积式压缩机中，有50%的是螺杆压缩机。今后螺杆压缩机的市场份额仍将不断的扩大。 20世纪30年代，瑞典工程师Alf Lysholm在对燃气轮机进行研究时，希望找到一种作回转运动的压缩机，要求其转速比活塞压缩机高得多，以便可由燃气轮机直接驱动，并且不会发生喘振。为了达到上述目标，他发明了螺杆压缩机。 在理论上，螺杆压缩机具有他所需要的特点，但由于必须具有非常大的排气量，才能满足燃气轮机工作的要求，而螺杆压缩机只能提供中等排气量，因此并没有在此领域获得应用。但尽管如此，Alf Lysholm及其所在的瑞典SRM公司，为螺杆压缩机能在其它领域的应用，继续进行了深入的研究。1937年，Alf Lysholm 在SRM公司研制成功了两类螺杆压缩机试验样机，并取得了令人满意的测试结果。 1946年，位于苏格兰的英国 James Howden 公司，第一个从瑞典SRM公司获得了生产螺杆压缩机的许可证。 随后，欧洲、美国和日本的多家公司也陆续从瑞典SRM公司获得了这种许可证，从事螺杆压缩机的生产和销售。最先发展起来的螺杆压缩机是无油螺杆压缩机。 1957年喷油螺杆空气压缩机投入了市场应用。 1961年又研制成功了喷油螺杆制冷压缩机和螺杆工艺压缩机。 过随后持续的基础理论研究和产品开发试验，通过对转子型线的不断改进和专用转子加工设备的开发成功，螺杆压缩机的优越性能得到了不断的发挥。 压缩机可分二大类，容积式压缩机和动力式压缩机。容积式压缩机又可分往复式和回转式。回转式压缩机可分单轴和双轴或多轴。本可题研究的是螺杆空气压缩机，属于双轴压缩机。螺杆压缩机--是回转容积式压缩机，在其中两个带有螺旋型齿轮的转子相互啮合，从而将气体压缩并排出。 用可靠性高的螺杆式压缩机取代易损件多，可靠性差的活塞式压缩机，已经成为必然趋势。日本螺杆压缩机1976年仅占27%，1985年则上升到85%。目前西方发达国家螺杆压缩机市场占有率为80%，并保持上升势头。螺杆压缩机具有结构简单、体积小、没有易损件、工作可靠、寿命长、维修简单等优点。
《工程热力学》压气机实验指导书
《工程热力学》实验： 压气机性能实验 一、 实验目的： 1、了解压气机结构和工作原理； 2、 掌握指示功、压缩指数和容积效率的基本测试方法； 3、 对使用微机采集、处理数据的全过程和方法有所了解。 二、 实验设备： DF-18型制冷系统实验台 三、 实验原理： 1、实验装置及测量系统： 本实验装置主要由压气机和与之配套的电动机以及测试系统组成。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1所示。 图 1 压气机实验系统 1- 压气机 2-压力传感器 3-飞轮 4-电磁传感器 5-吸气阀 6-压力表 7-排气阀 8-储气罐 压气机型号：Z-0.03/7
汽缸直径：D=50mm ，活塞行程L=20mm 连杆长度：H=70mm ，转速：n=1400转/分 为了获得反映压气机性能的示功图，故在汽缸头安装了一个应变式压力传感器，供实验时输出瞬态压力信号。该信号经桥式整流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 板转换为数字量，然后送入计算机，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。 根据动力学公式，活塞位移量x 与曲柄转角α有如下关系： ) 2cos 1(4 )cos 1(αλ α-+ -=R x 式中： α—曲柄转角； λ—曲柄连杆长度比。 H R = λ 式中： R —曲柄半径； H —连杆长度。 2、指示功(Li )和指示功率： 指示功——压气机进行一个工作过程，活塞对气体所做的功，记作Li 。显然其功量就是P-v 图上过程线所包围的面积。即： ?= pdv Li （kgf-m ） 该面积可用面积仪测得，不过在使用P-v 图时应注意：其纵坐标是以线段长度表示压力值，而横坐标则表示活塞的位移量（x ）、故所测的面积都需要经过换算才