容积式空气压缩机热力学性能测试与计算.doc

PAGE PAGE 7 容积式压缩机热力学性能实验指导书 一、实验课程的教学目的和任务 本实验课程为流体机械类课程中容积式压缩机基本实验课程之一。本实验课程的任务是使学生掌握上述各专业方向专业课程(工程热力学、工程流体力学、传热学、过程机械等)所涉及的专业实验的测量原理、技术和测试方法，培养学生实验操作能力、理论联系实际以及分析问题和解决问题的能力，以适应市场经济条件下对工科人才培养的要求。 二、实验课程的基本要求 1、通过实验教学，使学生直接了解和掌握本专业领域现代测试技术和检测仪表的性能、原理和使用方法。掌握本专业实验方法、技能与数据处理方法，培养学生实践动手能力、专业实验技能和综合知识的运用能力，使学生具有专业领域内初步的科学实验工作能力。 2、借助通用仪表测量实验状态下压缩机进出口压力、温度、流量、功率、转速等多个实验参数，并进行数据处理，得出反映压缩机性能的结论。 3、将实测数据代入压缩机热力学公式进行计算，进一步加深理解和掌握书本上有关压缩机热力学过程的理论知识，从而对容积式压缩机的工作机理有更深刻的了解。 三、实验设备 图1-1 OG－10A单螺杆空压机实验台 单螺杆空压机（型号为OG－10A，额定排气量：1 m3/min，排气压力：0.85 MPa，电机功率：7.5KW），通用变频器：IHF— 单螺杆空压机螺杆直径：d1=150mm，螺杆头数Z1 螺齿容积： （3－1） 螺杆压缩机结构容积流量： （3－2） 式中：n——压缩机转速，r/min 四、实验基础理论 1、理想气体状态方程 （4－1） （4－2） —— 气体的绝对压力； —— 气体的绝对温度； —— 气体的比体积； —— 气体的体积； —— 气体的质量； —— 气体常数，； —— 气体分子量，空气分子量： ——气体质量； 理想气体.： （4－3） 绝热指数（等熵指数）： （4－4） —— 气体的定压比热容；，空气 —— 气体的定容比热容；，空气 常温下，压力小于10MPa的空气、氧气、氢气等一般都可看作是理想气体。 2、热力学第一定律 容积式空气压缩机的热力过程可近似看作是闭口系统的多变过程，其热力学第一定律表达式为： （4－5） 气体压缩过程： （4－6） 气体增压所需的压缩功： （4－6a） 其中： —— 气体经历一个微元过程与外界所交换的热量； —— 气体经历一个微元过程的热力学内能变化； —— 气体经历一个微元过程的焓变；，焓降为： —— 气体经历一个微元过程的容积膨胀功； —— 气体经历一个微元过程的压缩功； 3、理想气体的过程方程 （4－6b） —— 多变指数。 把理想气体的状态方程代入（1－6b）式可得： （4－6c） 4、典型热力学的过程功 (1) 气体膨胀过程功 （按多变过程） （4－7） （4－8） （2）气体压缩过程功 （按多变过程） （4－9） 或： （4－10） 压缩过程中产生的热量： （4－11） 五、容积式空压机的性能参数计算 1、容积式空压机的理论效率 （1）空压机的质量流速 （5－1） Qo —— 空压机单位时间内的理论进气量； —— 空压机出口的实测排气量； （2）理论功率 （5－2） 2、容积式空压机的效率 （5－3） —— 空压机的理论功率，W —— 空压机电机的实测功率，W 3、容积式空压机的多变指数 将实测所得的空压机进、出口的压力、及进、