目录 活塞式压缩机结构、运转及性能实验 离心泵性能测试 内压薄壁容器应力测定 15 外压圆筒失稳实验 20 高压容器爆破实验. 23 超声波探伤实验 换热器总传热系数的测定 精馏操作与塔效率的测定 搅拌反应器性能实验. 碳钢极化曲线测定… 不锈钢钝化曲线测定 振动测量 52 临界转速测量 法兰非金属垫片密封性能实验 传感器系统综合实验 二容水箱液位控制实验 雷诺实验 74
目 录 活塞式压缩机结构、运转及性能实验.....................................................................................1 离心泵性能测试.......................................................................................................................12 内压薄壁容器应力测定...........................................................................................................15 外压圆筒失稳实验...................................................................................................................20 高压容器爆破实验...................................................................................................................23 超声波探伤实验.......................................................................................................................28 换热器总传热系数的测定.......................................................................................................31 精馏操作与塔效率的测定.......................................................................................................34 搅拌反应器性能实验...............................................................................................................38 碳钢极化曲线测定...................................................................................................................44 不锈钢钝化曲线测定...............................................................................................................48 振动测量...................................................................................................................................52 临界转速测量...........................................................................................................................55 法兰非金属垫片密封性能实验...............................................................................................60 传感器系统综合实验...............................................................................................................62 二容水箱液位控制实验...........................................................................................................70 雷诺实验...................................................................................................................................74
活塞式压缩机结构、运转及性能实验 实验项目性质:综合性 所属课程名称:过程流体机械 计划学时:4学时 、实验目的及任务 1.实验目的 本实验室过程流体机械实验课中的一项综合性实验,包括两部分:活塞式压缩机结 构和活塞式压缩机运转性能测定。实验目的有二: (1)通过观察多种结构的压缩机和拆解一台空气压缩机,把课堂教学与实际应用 有机地结合起来,达到获得对实际往复活塞压缩机内外各部件的感性认识的目的。了解 气阀、活塞、十字头、曲柄连杆机构与曲轴箱之间的相对位置,以及他们的形状与作用。 认识气体进出压缩机的途径,压缩机的冷却方式,润滑方法。掌握各主要零部件的拆装 步骤及方法。 (2)通过实验测量一台活塞式压缩机运转性能,进一步理解活塞式压缩机的基本 理论,掌握过程流体机械的实验研究方法和手段。本实验通过测定一台活塞式压缩机的 排气量、功率、转速来研究和分析活塞式压缩机的运转性能和影响活塞式压缩机性能的 因素,同时观察压缩机气缸内部的工作过程一示功图 2.任务 (1)观察多种结构的压缩机并拆解一台空气压缩机 (2)测定在一定转速下和一定工况下,压缩机的排气量Q、指示功率、轴功率 №并与理论计算值比较;观察示功图 (3)了解计算机控制的参数采集系统的工作机理(包括信号与采集、运算处理、 结果显示及结果打印) 实验内容及要求 1.活塞式压缩机结构实验 a.实验压缩机 压缩机3台: 立式单级单作用空压机1台,W型单级单作用空压机1台,L型两级双作用空压机 (可动有机玻璃模型机)1台
1 活塞式压缩机结构、运转及性能实验 实验项目性质：综合性 所属课程名称：过程流体机械 计划学时：4 学时 一、实验目的及任务 1. 实验目的 本实验室过程流体机械实验课中的一项综合性实验，包括两部分：活塞式压缩机结 构和活塞式压缩机运转性能测定。实验目的有二： （1） 通过观察多种结构的压缩机和拆解一台空气压缩机，把课堂教学与实际应用 有机地结合起来，达到获得对实际往复活塞压缩机内外各部件的感性认识的目的。了解 气阀、活塞、十字头、曲柄连杆机构与曲轴箱之间的相对位置，以及他们的形状与作用。 认识气体进出压缩机的途径，压缩机的冷却方式，润滑方法。掌握各主要零部件的拆装 步骤及方法。 （2） 通过实验测量一台活塞式压缩机运转性能，进一步理解活塞式压缩机的基本 理论，掌握过程流体机械的实验研究方法和手段。本实验通过测定一台活塞式压缩机的 排气量、功率、转速来研究和分析活塞式压缩机的运转性能和影响活塞式压缩机性能的 因素，同时观察压缩机气缸内部的工作过程—示功图。 2. 任务 （1） 观察多种结构的压缩机并拆解一台空气压缩机。 （2） 测定在一定转速下和一定工况下，压缩机的排气量 Q、指示功率、轴功率 Nz 并与理论计算值比较；观察示功图。 （3） 了解计算机控制的参数采集系统的工作机理（包括信号与采集、运算处理、 结果显示及结果打印）； 二、 实验内容及要求 1. 活塞式压缩机结构实验 a. 实验压缩机 压缩机 3 台： 立式单级单作用空压机 1 台，W 型单级单作用空压机 1 台，L 型两级双作用空压机 （可动有机玻璃模型机）1 台
b.压缩机的总体结构及主要零部件介绍 工作机构 工作机构是实现空气压缩的主要部件。由气缸、气阀、活塞组件等组成。气缸呈圆 筒形,在气缸盖(及汽缸座)设有若干吸气阀与排气阀。活塞由曲柄连杆机构带动在气 缸中做往复运动。L型压缩机有两个气缸,通常垂直列为一级缸,水平列为二级缸。空 气吸入一级气缸经过压缩后,进入中间冷却器降温,再进入二级气缸压缩,最后排出到 输气管路供使用。 运动机构 运动机构由曲轴、连杆、十字头(用于双作用压缩机,对单作用压缩机为连杆)组 成,用于传递动力,将曲轴的旋转运动变成往复运动。曲轴的曲拐上装有一个或多个连 杆。连杆的另一端与只能在滑道内作往复运动的十字头(对单作用压缩机为在汽缸内作 往复运动的活塞)连接。这样,旋转的曲轴使连杆摆动,传到十字头(活塞)作往复运 动,在通过活塞杆使活塞往复运动对气体做功。 机身 机身上支承和安装着整个运动机构与工作机构,又兼作润滑油箱用。曲轴用轴承支 承在机身上。对于双作用压缩机,机身上两个滑道又支托着十字头,两个气缸分别固定 在L型机身的两臂上 气缸 气缸是构成压缩容积实现气体压缩的主要部件。本实验的压缩机气缸有空冷的,也 有水冷的。单作用压缩机为空冷,缸体和缸盖上有散热翅片。双作用压缩机气缸为水冷 结构。 活塞组件 活塞组件包括活塞、活塞环及活塞杆(双作用压缩机)或活塞、活塞环及活塞销(单 作用压缩机)等。实验的L型压缩机活塞为盘形活塞机构。在活塞盘侧面上有两道凹槽, 用来安装活塞环。活塞杆的作用是将活塞与十字头连接起来,传递作用在活塞上的力, 带动活塞运动。其它压缩机用的是筒型活塞,活塞与连杆是通过活塞销连接。活塞环为 开口圆环,在自由状态下,其外径大于气缸直径。装入气缸后,环径缩小,仅在切口 处留下一个热膨胀间隙δ。其主要作用是密封气缸与活塞盘之间的间隙,防止气体从压 缩容积的一侧漏向另一侧,此外还有均布润滑油的作用。单作用压缩机用的筒型活塞上 还有一道刮油环,用于刮去汽缸表面多余的润滑油
2 b. 压缩机的总体结构及主要零部件介绍 工作机构 工作机构是实现空气压缩的主要部件。由气缸、气阀、活塞组件等组成。气缸呈圆 筒形，在气缸盖（及汽缸座）设有若干吸气阀与排气阀。活塞由曲柄连杆机构带动在气 缸中做往复运动。L 型压缩机有两个气缸，通常垂直列为一级缸，水平列为二级缸。空 气吸入一级气缸经过压缩后，进入中间冷却器降温，再进入二级气缸压缩，最后排出到 输气管路供使用。 运动机构 运动机构由曲轴、连杆、十字头（用于双作用压缩机，对单作用压缩机为连杆）组 成，用于传递动力，将曲轴的旋转运动变成往复运动。曲轴的曲拐上装有一个或多个连 杆。连杆的另一端与只能在滑道内作往复运动的十字头（对单作用压缩机为在汽缸内作 往复运动的活塞）连接。这样，旋转的曲轴使连杆摆动，传到十字头（活塞）作往复运 动，在通过活塞杆使活塞往复运动对气体做功。 机身 机身上支承和安装着整个运动机构与工作机构，又兼作润滑油箱用。曲轴用轴承支 承在机身上。对于双作用压缩机，机身上两个滑道又支托着十字头，两个气缸分别固定 在 L 型机身的两臂上。 气缸 气缸是构成压缩容积实现气体压缩的主要部件。本实验的压缩机气缸有空冷的，也 有水冷的。单作用压缩机为空冷，缸体和缸盖上有散热翅片。双作用压缩机气缸为水冷 结构。 活塞组件 活塞组件包括活塞、活塞环及活塞杆（双作用压缩机）或活塞、活塞环及活塞销（单 作用压缩机）等。实验的 L 型压缩机活塞为盘形活塞机构。在活塞盘侧面上有两道凹槽， 用来安装活塞环。活塞杆的作用是将活塞与十字头连接起来，传递作用在活塞上的力， 带动活塞运动。其它压缩机用的是筒型活塞，活塞与连杆是通过活塞销连接。活塞环为 一开口圆环，在自由状态下，其外径大于气缸直径。装入气缸后，环径缩小，仅在切口 处留下一个热膨胀间隙 。其主要作用是密封气缸与活塞盘之间的间隙，防止气体从压 缩容积的一侧漏向另一侧，此外还有均布润滑油的作用。单作用压缩机用的筒型活塞上 还有一道刮油环，用于刮去汽缸表面多余的润滑油
气阀 气阀是压缩机中的重要部件,其作用是控制气体及时吸入与排出气缸。实验所用压 缩机的气阀为环状阀,主要由阀座、阀片、弹簧及升高限制器等零件组成。它的工作原 理以吸气阀为例来说明。在吸气过程,当气缸内的压力低于吸气管道中的压力,且两者 压力差所产生的推力足已克服弹簧压紧力及阀片、弹簧的惯性力时,弹簧随即把阀片弹 回,阀片由落在阀座上,吸气阀关闭,完成吸气过程。 曲轴 曲轴是压缩机的运动部件。主要由主轴颈、曲轴销、曲柄等组成。曲轴搁置在机体 轴承座上的部份,称为猪轴颈;与连杆连接的部分称为曲柄销;连接主轴颈与曲柄销的 部分称为曲柄。曲柄与曲柄销组合在一起称为曲拐。本实验所用压缩机的曲轴均为曲拐 轴,其特点是曲柄销两端均有曲柄形成曲拐 连杆 连杆是连接曲轴与十字头(或活塞)的部件,它将曲轴的旋转运动转换成活塞的往 复运动,并将外界输入的功率传给活塞组件。压缩机工作时,连杆组件作平面运动,其 中与曲柄销相连的大头作旋转运动,与十字头销(活塞销)相连的小头作往复运动,连 杆体作摆动。 十字头 十字头是连接活塞杆与连杆的部件,是双作用压缩机特有的。它在导轨里作往复运 动,并将连杆的动力传给活塞部件。实验用L型压缩机的十字头与连杆的连接方式为闭 式。十字头与活塞杆的连接采用螺纹连接方式,可根据活塞杆螺纹旋入十字头的深浅来 调整活塞杆与气缸端面的间隙,并用自锁螺母锁紧。十字头与连杆采用十字头销连接。 压缩机的润滑系统 本实验的L型压缩机采用压力润滑方式。分为两个独立的系统:气缸部分靠注油器 供润滑,传动部分靠齿轮油泵供油润滑;其它两台压缩机采用的是飞溅润滑方式,即汽 缸—活塞及曲轴—连杆的润滑都采用由连杆大头上的打油机构将曲轴箱内的润滑油溅 起到润滑表面实现润滑。 L型压缩机传动机构的润滑:传动机构的润滑路线如下:
3 气阀 气阀是压缩机中的重要部件，其作用是控制气体及时吸入与排出气缸。实验所用压 缩机的气阀为环状阀，主要由阀座、阀片、弹簧及升高限制器等零件组成。它的工作原 理以吸气阀为例来说明。在吸气过程，当气缸内的压力低于吸气管道中的压力，且两者 压力差所产生的推力足已克服弹簧压紧力及阀片、弹簧的惯性力时，弹簧随即把阀片弹 回，阀片由落在阀座上，吸气阀关闭，完成吸气过程。 曲轴 曲轴是压缩机的运动部件。主要由主轴颈、曲轴销、曲柄等组成。曲轴搁置在机体 轴承座上的部份，称为猪轴颈；与连杆连接的部分称为曲柄销；连接主轴颈与曲柄销的 部分称为曲柄。曲柄与曲柄销组合在一起称为曲拐。本实验所用压缩机的曲轴均为曲拐 轴，其特点是曲柄销两端均有曲柄形成曲拐。 连杆 连杆是连接曲轴与十字头（或活塞）的部件，它将曲轴的旋转运动转换成活塞的往 复运动，并将外界输入的功率传给活塞组件。压缩机工作时，连杆组件作平面运动，其 中与曲柄销相连的大头作旋转运动，与十字头销（活塞销）相连的小头作往复运动，连 杆体作摆动。 十字头 十字头是连接活塞杆与连杆的部件，是双作用压缩机特有的。它在导轨里作往复运 动，并将连杆的动力传给活塞部件。实验用 L 型压缩机的十字头与连杆的连接方式为闭 式。十字头与活塞杆的连接采用螺纹连接方式，可根据活塞杆螺纹旋入十字头的深浅来 调整活塞杆与气缸端面的间隙，并用自锁螺母锁紧。十字头与连杆采用十字头销连接。 压缩机的润滑系统 本实验的 L 型压缩机采用压力润滑方式。分为两个独立的系统：气缸部分靠注油器 供润滑，传动部分靠齿轮油泵供油润滑；其它两台压缩机采用的是飞溅润滑方式，即汽 缸—活塞及曲轴—连杆的润滑都采用由连杆大头上的打油机构将曲轴箱内的润滑油溅 起到润滑表面实现润滑。 L 型压缩机传动机构的润滑：传动机构的润滑路线如下：
储油箱齿轮油泵滤油器油冷却器主轴承连杆大头连杆小头 十字头滑道 十字头销 图1传动机构的润滑路线 冷却系统 本实验L型压缩机采用水冷方式。两级之间设有中冷器,用于冷却一级排气;汽缸 及填料函外设有冷却水夹套,用于冷却汽缸和填料。 C.实验步骤 拆解并安装1台立式单级单作用空压机。拆卸时遵循从上到下,从外到内的基本原 则,安装时次序与拆卸是相反。本压缩机结构较简单,拆装的重点是观察汽缸、气阀及 气道的内部结构。拆卸次序为 Ⅰ.拆气缸盖 卸下缸盖顶部的螺母,向上拆下气缸盖。注意观察其结构形式以及内部气道的布置。 Ⅱ.拆气阀 本压缩机的气阀为组合式气阀,即进气阀和排气阀组合在一起。拆下气缸盖后即可 拿出装在气缸正上方的气阀组件。松开位于中心螺栓和螺母,即可将阀座和升程限制器 分开,取出阀片和弹簧。 Ⅲl盘动飞轮,使曲柄连杆机构与活塞动作,观察气缸内部及活塞在气缸内的运动 情况。 ⅣV.安装复原压缩机。 安装时注意参照压缩机的拆开步骤及压缩机结构形式,正确安装各部件。 d.实验要求 本部分要求观察3种压缩机的结构形式并作出记录。包括 总体结构,单、双作用活塞对应的运动机构,气阀结构及类型,汽缸结构及冷却方 式,润滑方式 2.活塞式压缩机运转性能测量 本部分实验内容为测量一台空气压缩机在设计工况下的排气量、指示功率并与理论
4 图１传动机构的润滑路线 冷却系统： 本实验 L 型压缩机采用水冷方式。两级之间设有中冷器，用于冷却一级排气；汽缸 及填料函外设有冷却水夹套，用于冷却汽缸和填料。 c. 实验步骤 拆解并安装 1 台立式单级单作用空压机。拆卸时遵循从上到下，从外到内的基本原 则，安装时次序与拆卸是相反。本压缩机结构较简单，拆装的重点是观察汽缸、气阀及 气道的内部结构。拆卸次序为： Ⅰ. 拆气缸盖 卸下缸盖顶部的螺母，向上拆下气缸盖。注意观察其结构形式以及内部气道的布置。 Ⅱ. 拆气阀 本压缩机的气阀为组合式气阀，即进气阀和排气阀组合在一起。拆下气缸盖后即可 拿出装在气缸正上方的气阀组件。松开位于中心螺栓和螺母，即可将阀座和升程限制器 分开，取出阀片和弹簧。 Ⅲ. 盘动飞轮，使曲柄连杆机构与活塞动作，观察气缸内部及活塞在气缸内的运动 情况。 Ⅳ. 安装复原压缩机。 安装时注意参照压缩机的拆开步骤及压缩机结构形式，正确安装各部件。 d. 实验要求 本部分要求观察 3 种压缩机的结构形式并作出记录。包括： 总体结构，单、双作用活塞对应的运动机构，气阀结构及类型，汽缸结构及冷却方 式，润滑方式。 2. 活塞式压缩机运转性能测量 本部分实验内容为测量一台空气压缩机在设计工况下的排气量、指示功率并与理论 储油箱 齿轮油泵 滤油器 油冷却器 主轴承 连杆大头 连杆小头 十字头滑道 十字头销