活塞式壓縮機性能實驗

一、實驗目的
1、了解壓縮機主要零部件結構及工作性能、排氣量測定；
2、了解運動機械做工及功率消耗；
3、掌握壓縮機P—V圖的測試方法；
4、測試示功圖、軸功率。

二、實驗原理
活塞式壓縮機是一種容積式壓縮機，它依靠氣缸容積進行周期性變化而工作。氣缸與活塞端面之間形成的封閉容積是活塞式壓縮機的工作容積，曲柄連桿機構推動活塞不斷在氣缸中作往復運動，使氣缸通過吸氣閥和排氣閥的控制，依次地進行吸氣—壓縮—排氣—膨脹過程，從而實現壓縮機的工作循環過程。
對于往復活塞壓縮機的實際工作情況，可以通過它的實際P—V圖進行研究。實際壓縮和理論循環相比較有一定區別：1、受到余隙影響。氣缸具有余隙容積。當活塞處于止點位置時，在活塞和氣缸蓋之間的間隙及氣缸到氣閥的通道空間內，在排氣行程終了時殘留有壓力為排氣壓力的氣體，當活塞從止點往回運動時，余隙容積中的氣體膨脹，當膨脹至氣體壓力低于名義吸氣壓力時，才能吸入新鮮氣體。所以，由于余隙的存在，使氣缸的實際吸氣容積小于氣缸容積，也小于行程容積。2、氣閥的影響。氣體通過氣閥和管路時，由于沿程和局部阻力而產生壓力損失，所以在吸氣期間，氣缸內的壓力總是低于名義吸氣壓力。而吸入閥的開始開啟到全開更需克服較大的局部阻力，因此該時刻的氣缸內壓力就更低。3、熱交換的影響。壓縮機工作一段時間后，氣缸各部分的溫度基本趨于穩定，其值高于氣體吸入溫度，低于排出溫度。而氣體在每一循環中，傳熱的情況在不斷地變化。如在壓縮開始時，氣體溫度低于氣缸溫度，氣體就從氣缸取得熱量而提高本身溫度，此時的壓縮過程指數m＞k。隨著壓縮過程的進行，氣體溫度不斷提高，氣體與氣缸的溫差逐步減小，到某一瞬時，溫差為零，此時壓縮過程從多變過程成為絕熱過程，即m＝k。以后氣溫高于氣缸溫度，氣體向氣缸傳熱，進行多變壓縮過程，即m＜k。膨脹過程與此類似。所以，對壓縮機進行實際的示功圖的測定具有重要意義，且要注意實際循環過程與理論循環過程兩者示功圖的區別所在。
壓縮機的排氣量通常是指單位時間內壓縮機最后一級排出的氣體換算到第一級進口狀態的壓力和溫度時的氣體容積值。壓縮機的額定排氣量是指特定進口狀態的排氣量。實際排氣量與理論排氣量的比值稱為排氣系數。排氣系數的大小能夠反映壓縮機氣缸行程容積的利用和機器的運轉狀況，可以用來評價機器的完善程度，是壓縮機的重要參數。壓縮機的排氣量受到以下因素的影響：1、進氣壓力的影響。大氣壓力受到氣溫和海拔高度影響，對于已有的壓縮機，其排氣量隨進氣壓力降低而降低，隨進氣壓力增加而增加。2、進氣溫度的影響。降低吸氣溫度，可以提高吸氣量，增加排氣量。3、轉速的影響。提高轉速可以提高排氣量，但要考慮機器的強度和振動等問題。4、余隙容積的影響。5、泄漏的影響。
通常用效率來衡量一臺壓縮機的完善性，工程上為了便于比較，常取理論循環所消耗的功率做為衡量實際壓縮循環的基礎，典型的理論循環有等溫理論壓縮循環和絕熱理論壓縮循環，他們的指示效率分別和壓縮機軸功率之比就是等溫軸效率和絕熱軸效率。
測得壓縮機配套電機的三相電流、三相電壓和功率因素后，就能夠得到電機的消耗功率，乘上帶輪傳動的機械效率ηd就得到傳遞到飛輪上的功率，再乘以聯軸器的機械效率ηm，就可以得到傳遞到壓縮機曲軸上的功率。再分別和等溫理論壓縮循環和絕熱理論壓縮循環的指示功率進行比較，得到壓縮機的等溫軸效率和絕熱軸效率。

三、主要儀器設備
??? 3W—0.7/7C型活塞式壓縮機，HD—91型閉式示功圖測試儀，YB4322型示波器，壓力傳感器，熱電偶溫度計，電流表，電壓表，功率因素表，轉子流量計，壓力表，溫度計等

四、實驗步驟
??? 1、觀察壓縮機結構形狀，了解工作流程；
2、記錄壓縮機的名義吸氣、排氣壓力，額定容積流量和排氣溫度等；
3、開啟閉式示功圖測試儀，預熱10分鐘；
4、開啟壓縮機，觀察工作情況；
5、測量壓縮機配套電機的三相電流、三相電壓、功率因素；
6、測量壓縮機的排氣量、排氣壓力；
7、測量壓縮機的吸氣和排氣溫度；
8、測量壓縮機的P—V圖；
9、實驗完畢，關機。

五、實驗結果分析、討論