活塞式压缩机性能实验一、实验目的1.了解压缩机主要零部件结构及工作性能、排气量测定：2.了解运动机械做工及功率消耗；3.掌握压缩机p-V图的测试方法：4.测试示功图、轴功率。二、实验原理活塞式压缩机是一种容积式压缩机，它依靠气缸容积进行周期性变化而工作。气缸与活塞端面之间形成的封闭容积是活塞式压缩机的工作容积，曲柄连杆机构推动活塞不断在气缸中作往复运动，使气缸通过吸气阀和排气阀的控制，依次地进行吸气一压缩一排气一膨胀过程，从而实现压缩机的工作循环过程。对于往复活塞压缩机的实际工作情况，可以通过它的实际p-V图进行研究。实际压缩和理论循环相比较有一定区别：1.受到余隙影响气缸具有余隙容积。当活塞处于止点位置时，在活塞和气缸盖之间的间隙及气缸到气阀的通道空间内，在排气行程终了时残留有压力为排气压力的气体，当活塞从止点往回运动时，余隙容积中的气体膨胀，当膨胀至气体压力低于名义吸气压力时，才能吸入新鲜气体。所以，由手余隙的存在，使气缸的实际吸气容积小于气缸容积，也小于行程容积。2.气阀的影响气体通过气阀和管路时，由于沿程和局部阻力而产生压力损失，所以在吸气期间，气缸内的压力总是低于名义吸气压力。而吸入阀的开始开启到全开更需克服较大的局部阻力，因此该时刻的气缸内压力就更低。3.热交换的影响压缩机工作一段时间后，气缸各部分的温度基本趋于稳定，其值高于气体吸入温度，低于排出温度。然而，气体在每一循环中，传热的情况在不断地变化。如在压缩开始时，气体温度低于气缸温度，气体就从气缸取得热量而提高本身温度，此时的压缩过程指数m>k。随着压缩过程的进行，气体温度不断提高，气体与气缸的温差逐步减小，到某一瞬时，温差为零，此时压缩过程从多变过程成为绝热过程，即m=k。以后气温高于气缸温度，气体向气缸传热，进行多变压缩过程，即m<k。膨胀过程与此类似。所以，对压缩机进行实际的示功图的测定具有重要意义，且要注意实际循环过程与理论循环过程两者示功图的区别所在。压缩机的排气量通常是指单位时间内压缩机最后一级排出的气体换算10
10 活塞式压缩机性能实验 一、实验目的 1．了解压缩机主要零部件结构及工作性能、排气量测定； 2．了解运动机械做工及功率消耗； 3．掌握压缩机 p-V 图的测试方法； 4．测试示功图、轴功率。 二、实验原理 活塞式压缩机是一种容积式压缩机，它依靠气缸容积进行周期性变化而 工作。气缸与活塞端面之间形成的封闭容积是活塞式压缩机的工作容积，曲 柄连杆机构推动活塞不断在气缸中作往复运动，使气缸通过吸气阀和排气阀 的控制，依次地进行吸气—压缩—排气—膨胀过程，从而实现压缩机的工作 循环过程。 对于往复活塞压缩机的实际工作情况，可以通过它的实际 p-V 图进行研 究。实际压缩和理论循环相比较有一定区别： 1．受到余隙影响 气缸具有余隙容积。当活塞处于止点位置时，在活塞和气缸盖之间的间 隙及气缸到气阀的通道空间内，在排气行程终了时残留有压力为排气压力的 气体，当活塞从止点往回运动时，余隙容积中的气体膨胀，当膨胀至气体压 力低于名义吸气压力时，才能吸入新鲜气体。所以，由于余隙的存在，使气 缸的实际吸气容积小于气缸容积，也小于行程容积。 2．气阀的影响 气体通过气阀和管路时，由于沿程和局部阻力而产生压力损失，所以在 吸气期间，气缸内的压力总是低于名义吸气压力。而吸入阀的开始开启到全 开更需克服较大的局部阻力，因此该时刻的气缸内压力就更低。 3．热交换的影响 压缩机工作一段时间后，气缸各部分的温度基本趋于稳定，其值高于气 体吸入温度，低于排出温度。然而，气体在每一循环中，传热的情况在不断 地变化。如在压缩开始时，气体温度低于气缸温度，气体就从气缸取得热量 而提高本身温度，此时的压缩过程指数 m＞k。随着压缩过程的进行，气体 温度不断提高，气体与气缸的温差逐步减小，到某一瞬时，温差为零，此时 压缩过程从多变过程成为绝热过程，即 m＝k。以后气温高于气缸温度，气 体向气缸传热，进行多变压缩过程，即 m＜k。膨胀过程与此类似。所以， 对压缩机进行实际的示功图的测定具有重要意义，且要注意实际循环过程与 理论循环过程两者示功图的区别所在。 压缩机的排气量通常是指单位时间内压缩机最后一级排出的气体换算
到第一级进口状态的压力和温度时的气体容积值。压缩机的额定排气量是指特定进口状态的排气量。实际排气量与理论排气量的比值称为排气系数。排气系数的大小能够反映压缩机气缸行程容积的利用和机器的运转状况，可以用来评价机器的完善程度，是压缩机的重要参数。压缩机的排气量受到以下因素的影响：1.进气压力的影响，大气压力受到气温和海拔高度影响，对于已有的压缩机，其排气量随进气压力降低而降低，随进气压力增加而增加。2.进气温度的影响降低吸气温度，可以提高吸气量，增加排气量。3.转速的影响。提高转速可以提高排气量，但要考虑机器的强度和振动等问题。4余隙容积的影响。5.泄漏的影响。通常用效率来衡量一台压缩机的完善性，工程上为了便于比较，常取理论循环所消耗的功率做作为衡量实际压缩循环的基础，典型的理论循环有等温理论压缩循环和绝热理论压缩循环，他们的指示效率分别和压缩机轴功率之比就是等温轴效率和绝热轴效率。测得压缩机配套电机的三相电流、三相电压和功率因素后，就能够得到电机的消耗功率，乘上带轮传动的机械效率n。就得到传递到飞轮上的功率，再乘以联轴器的机械效率Ⅱm，就可以得到传递到压缩机曲轴上的功率。再分别和等温理论压缩循环和绝热理论压缩循环的指示功率进行比较，得到压缩机的等温轴效率和绝热轴效率。三、主要仪器设备W-0.9/8型活塞式压缩机，HD-91型闭式示功图测试仪，YB4322型示波器，压力传感器，热电偶温度计，电流表，电压表，功率因素表，转子流量计，压力表，温度计等。四、实验步骤1.观察压缩机结构形状，了解工作流程；2：记录压缩机的名义吸气、排气压力，额定容积流量和排气温度等：3.开启闭式示功图测试仪，预热10分钟；4.开启压缩机，观察工作情况；5.测量压缩机配套电机的三相电流、三相电压、功率因素：6.测量压缩机的排气量、排气压力；7.测量压缩机的吸气和排气温度：8.测量压缩机的p-V图；9．实验完毕，关机。五、实验结果分析、讨论11
11 到第一级进口状态的压力和温度时的气体容积值。压缩机的额定排气量是指 特定进口状态的排气量。实际排气量与理论排气量的比值称为排气系数。排 气系数的大小能够反映压缩机气缸行程容积的利用和机器的运转状况，可以 用来评价机器的完善程度，是压缩机的重要参数。压缩机的排气量受到以下 因素的影响： 1．进气压力的影响 大气压力受到气温和海拔高度影响，对于已有的 压缩机，其排气量随进气压力降低而降低，随进气压力增加而增加。 2．进气温度的影响 降低吸气温度，可以提高吸气量，增加排气量。 3．转速的影响。提高转速可以提高排气量，但要考虑机器的强度和振 动等问题。 4．余隙容积的影响。 5．泄漏的影响。 通常用效率来衡量一台压缩机的完善性，工程上为了便于比较，常取理 论循环所消耗的功率做作为衡量实际压缩循环的基础，典型的理论循环有等 温理论压缩循环和绝热理论压缩循环，他们的指示效率分别和压缩机轴功率 之比就是等温轴效率和绝热轴效率。 测得压缩机配套电机的三相电流、三相电压和功率因素后，就能够得到 电机的消耗功率，乘上带轮传动的机械效率ηd就得到传递到飞轮上的功率， 再乘以联轴器的机械效率ηm，就可以得到传递到压缩机曲轴上的功率。再 分别和等温理论压缩循环和绝热理论压缩循环的指示功率进行比较，得到压 缩机的等温轴效率和绝热轴效率。 三、主要仪器设备 W-0.9/8 型活塞式压缩机，HD-91 型闭式示功图测试仪，YB4322 型示波 器，压力传感器，热电偶温度计，电流表，电压表，功率因素表，转子流量 计，压力表，温度计等。 四、实验步骤 1．观察压缩机结构形状，了解工作流程； 2．记录压缩机的名义吸气、排气压力，额定容积流量和排气温度等； 3．开启闭式示功图测试仪，预热 10 分钟； 4．开启压缩机，观察工作情况； 5．测量压缩机配套电机的三相电流、三相电压、功率因素； 6．测量压缩机的排气量、排气压力； 7．测量压缩机的吸气和排气温度； 8．测量压缩机的 p-V 图； 9．实验完毕，关机。 五、实验结果分析、讨论
临界转速测量实验一、实验目的1.了解临界转速产生的实质和影响因素；2.观察转轴在通过临界转速时的现象：3.理解刚性轴与挠性轴的概念及设计规定：4.掌握临界转速的测试方法并测定转轴临界转速：5.验证临界转速的理论计算方法。二、实验原理若转子旋转的角速度与转子弯曲振动的固有圆周频率相重合，则转子发生强烈的共振导致转子的破坏，转子与此相应的转速称为转子的临界转速，一旦远离临界转速，则转子运行平稳不发生振动。故对设计和操作者来说，使离心压缩机、离心泵等叶轮机械的工作转速远离临界转速，对确保机器工作的安全具有重要意义。由分析转子横向弯曲振动可知，转子弯曲振动有1、2、..、i阶个临界转速。由于实际的转子工作转速不会太大，所以大多关注转子的第1、2阶临界转速。为确保机器运行的安全性，要求工作转速远离第1、2阶临界转速，校核条件为：对刚性转子：n<0.75ncl;对柔性转子：1.4nl<n(0.7nc2°为了防止可能出现的轴承油膜振荡，工作转速应低于两倍的第一阶临界转速，即：n≤2ncl。对于柔性转子，要求机器在启动、运行或停车过程中，尽快越过第一阶临界转速，决不允许在附近停留，否则转子将因剧烈振动而遭到破坏。多转子的转轴系统，自由度较多，目前较普遍采用能量法。能量法是一种近似解法而不是理论上的精确解法，其优点是简单可行，计算双支点和多个集中载荷转子的一阶转速比较方便，作为工程计算已具有足够精确度。光电转速传感器是利用光电变换原理，它基于周期性变换光电元件（如光电池、光敏电阻、光敏晶体管等）受光强弱，而产生与被测轴转速成比例的电脉冲信号。采用单头反射式传感器，在测量转轴转速时，在被测轴上设置反光记号，由光源发生的光线，经聚光镜聚焦折射成平行光束，照射到斜置45°的半透膜镜，部分光线由半透膜镜反射经聚光镜投射到被测轴上，当被测轴转动时，投射到转轴上的光点遇到轴上的反光记号时，产生反射光线反射经聚光镜、半透膜镜及聚光镜投射到光敏管上，使光敏管感光。于是转12
12 临界转速测量实验 一、实验目的 1．了解临界转速产生的实质和影响因素； 2．观察转轴在通过临界转速时的现象； 3．理解刚性轴与挠性轴的概念及设计规定； 4．掌握临界转速的测试方法并测定转轴临界转速； 5．验证临界转速的理论计算方法。 二、实验原理 若转子旋转的角速度与转子弯曲振动的固有圆周频率相重合，则转子发 生强烈的共振导致转子的破坏，转子与此相应的转速称为转子的临界转速， 一旦远离临界转速，则转子运行平稳不发生振动。故对设计和操作者来说， 使离心压缩机、离心泵等叶轮机械的工作转速远离临界转速，对确保机器工 作的安全具有重要意义。 由分析转子横向弯曲振动可知，转子弯曲振动有 1、2、.、i 阶个临 界转速。由于实际的转子工作转速不会太大，所以大多关注转子的第 1、2 阶临界转速。为确保机器运行的安全性，要求工作转速远离第 1、2 阶临界 转速，校核条件为： 对刚性转子： c1 n0.75n ； 对柔性转子： c1 c2 1.4n n0.7n 。 为了防止可能出现的轴承油膜振荡，工作转速应低于两倍的第一阶临界 转速，即： c1 n 2n 。 对于柔性转子，要求机器在启动、运行或停车过程中，尽快越过第一阶 临界转速，决不允许在附近停留，否则转子将因剧烈振动而遭到破坏。 多转子的转轴系统，自由度较多，目前较普遍采用能量法。能量法是一 种近似解法而不是理论上的精确解法，其优点是简单可行，计算双支点和多 个集中载荷转子的一阶转速比较方便，作为工程计算已具有足够精确度。 光电转速传感器是利用光电变换原理，它基于周期性变换光电元件（如 光电池、光敏电阻、光敏晶体管等）受光强弱，而产生与被测轴转速成比例 的电脉冲信号。采用单头反射式传感器，在测量转轴转速时，在被测轴上设 置反光记号，由光源发生的光线，经聚光镜聚焦折射成平行光束，照射到斜 置 45°的半透膜镜，部分光线由半透膜镜反射经聚光镜投射到被测轴上，当 被测轴转动时，投射到转轴上的光点遇到轴上的反光记号时，产生反射光线 反射经聚光镜、半透膜镜及聚光镜投射到光敏管上，使光敏管感光。于是转
轴旋转时，光敏管间断地交替感光，从而产生电脉冲信号，经适当放大处理，将信号输入到数字式频率计，便可读到比例于转轴转速的数值。若被测轴上的反光记号只有一个，则脉冲频率等于转速，若被测轴上有两个反光记号，则脉冲频率等于两倍转速，依此类推。光电传感器的特点是能实现非接触测量，对被测轴不增加负载，测量精度比较高，但它在信号脉冲频率较高时，有脉冲信号减弱的缺点。光电转速传感器的测量范围在30r/min～48kr/min之间，一般使用温度在0～40C。三、实验仪器设备DT2234A型数字式光电转速测试仪，临界转速测量试验装置。四、实验步骤1.观察与测量临界转速测量实验装置提供的转子系统，分析转子系统的等效系统：2.熟悉光电转速测试仪的基本使用方法；3.开启电源，缓慢增加转子转速，观察出现的现象并进行判断，注意到振动现象出现3次则马上降低转速：4.重新将转子加速，并利用光电转速测试仪进行临界转速的测量；5.重复测量2~3次；6.实验完毕，关闭电机。五、实验结果分析、讨论13
13 轴旋转时，光敏管间断地交替感光，从而产生电脉冲信号，经适当放大处理， 将信号输入到数字式频率计，便可读到比例于转轴转速的数值。若被测轴上 的反光记号只有一个，则脉冲频率等于转速，若被测轴上有两个反光记号， 则脉冲频率等于两倍转速，依此类推。 光电传感器的特点是能实现非接触测量，对被测轴不增加负载，测量精 度比较高，但它在信号脉冲频率较高时，有脉冲信号减弱的缺点。光电转速 传感器的测量范围在 30r/min～48k r/min 之间，一般使用温度在 0～40°C。 三、实验仪器设备 DT2234A 型数字式光电转速测试仪，临界转速测量试验装置。 四、实验步骤 1．观察与测量临界转速测量实验装置提供的转子系统，分析转子系统 的等效系统； 2．熟悉光电转速测试仪的基本使用方法； 3．开启电源，缓慢增加转子转速，观察出现的现象并进行判断，注意 到振动现象出现 3 次则马上降低转速； 4．重新将转子加速，并利用光电转速测试仪进行临界转速的测量； 5．重复测量 2～3 次； 6．实验完毕，关闭电机。 五、实验结果分析、讨论