YQJ-V型活塞式壓氣機性能實驗臺實驗指導書壓氣機在工程上應用廣泛，種類繁多，但其工作原理都是消耗機械能（或電能）而獲得壓縮氣體。壓氣機的壓縮指數和容積效率是衡量起性能優劣的重要參數。因此壓氣機性能實驗是《工程熱力學》課程教學的重要組成部分，通過該實驗能加深學生對工程熱力學理論的理解，使學生更好的學好這門工程基礎課。本活塞式壓縮機性能實驗臺，采用傳感器技術，在微機控制下采集處理數據，繪制壓縮機的示功圖，并據此進行壓縮機性能指標的計算和熱力過程的分析，以加深對壓縮機熱力學原理的理解，提高運用微機對實驗壓縮機進行性能分析的能力。本實驗臺技術先進，適用于生產廠家的產品質量檢驗和教學科研的需要。一、實驗目的了解活塞式壓氣機的工作原理及構造，理解壓氣機的幾個性能參數的意義。熟悉用微機測定壓氣機工作過程的方法，采集并顯示壓氣機的示功圖。Wη等C v性能參數，或用面積儀測出示功圖的有關面積并用直尺量出有關線段的長度，也可得出壓氣機的上述性能參數。二、實驗原理壓氣機的工作過程可以用示功圖表示，示功圖反映的就是氣缸中的氣體壓力隨體積變化的情況。本實驗的核心就是用現代測試技術測定實際壓氣機的示功圖。實驗中采用壓力傳感器測試氣缸中的壓力，用接近開關確定壓氣機活塞的位置。當實驗系統正常運行后，接近開關產生一個脈沖信號，數據采集板在該脈沖信號的激勵下，以預定的頻率采集壓力信號，下一個脈沖信號產生時，計算機中斷壓力信號的采集并將采集數據存盤。顯然，接近開關兩次脈沖信號之間的時間間隔剛好對應活塞在氣缸中往返運行一次(一個周期)，這期間壓氣機完成了膨脹、吸氣、壓縮及排氣四個過程。實驗測量得到壓氣機示功圖后，根據工程熱力學原理，可進一步確定壓氣機的多邊指數和容積效率等參數。另外，通過調節儲氣罐上的節氣閥的開度，以改變壓氣機排氣壓力實現變工況測量。三、實驗裝置1及節氣閥等)和測試系統（包括壓力傳感器、磁電脈沖傳感器、A/D采集板和計算機等）組成。系統總面貌如圖2所示。通過特殊設計的接頭將氣缸中的瞬時壓力直接引出到壓力傳感器。另外在壓氣機飛輪上安裝感應頭，用接近開關產生曲軸轉角所對應的活塞下止點的脈沖信號；下止點兩次脈沖信號用來控制數據采集的始末，以達到壓力和活塞位置兩信號的同步。計算機采集板實時采集這兩個信號，經過數據處理即可得到壓氣機的實際示功圖。1.系統簡圖2系統總貌Z-0.036/7，氣缸直徑D=5.1cm，活塞行程L=3.8cm，Xc=0.25cm，轉速n=1220r/min；0.75kW，220V，額定電6.1A，2880r/min；保險絲管：10A1四、實驗步驟連線：1（所示ON新建實驗：Windows.EXE”文件,進入軟件主界面；點擊菜單欄的“系統”項，選擇“新建實驗”或工具欄的“新建”按鈕 彈出新建實驗面板如圖3所示，填寫“實驗人員”與“指導老師”后，創建實驗；圖3新建實驗實驗設定：0～0.4MPa注意：在開始實驗數據采集之前，要先確定壓氣機已經開啟，實驗時不可將閥門關死！采樣時間間隔設定，4圖4實驗標定23s實驗標定：在設置選項里選擇“實驗標定”，輸入密碼869191335圖5實驗標定按采集按鈕獲取當前壓力值，點確定按鈕標定，點取消按鈕則取消標定操作。實驗數據采集點擊“開始”按鈕 ，開始對氣缸內壓力數據采集；66.圖在該界面的右側，壓氣機的耗功，耗功率，轉速，容積效率等參數自動計算出來，點擊停止按鈕，則在停止采集的同時自動關閉壓氣機。3-V圖”按鈕或工具欄中的“-V圖”按鈕7圖7P-V圖點擊“打印-V圖”按鈕 彈出打印預覽界面“保存”按鈕與“打印”按可以分別對此次的圖進行相應的保存，打印操作。存盤后的文件可供隨時調用顯示；圖顯示后，點擊 以計算多邊壓縮指數，移動左邊的圖上的綠色和紫色的兩條直線，選取適當的兩點壓力后，點擊“計算”按鈕，多變壓縮指數的計算界面如圖8所示：4圖8多變壓縮指數計算界面 圖。數據查詢：點擊工具欄中的“查詢”按鈕界面如圖9所示：

，可對以往實驗紀錄進行數據顯示，曲線顯示，圖9實驗紀錄查詢選擇好時間后點擊查詢后，右側窗口將顯示要求的數據。10；圖10 角度、壓力數據表5在曲線顯示窗，可以進行多邊指數和其它性能指數的查詢。并可打印數據曲線。刪除數據：可刪除不需要的實驗紀錄數據。excel列選種某編號，然后單擊右健，則會顯示數據導出選項。五、參數計算方法首先得到壓氣機工作工程的封閉式功圖，即圖，如圖11式計算得到：1、耗功壓氣機的耗功Wc

圖11 封閉示功圖是壓氣機在一個工作過程中消耗的功，其值對應于封閉示功圖上工作過程線cdijc所包圍的面積，即：WPdKKS15 （J） （1）1 2其中：S——封閉示功圖上工作過程線cdijc所圍的面積(m2)，可用面積儀測出其值；K——單位長度代表的容積(m3/m)，即K=(π/4)2L/gb；1 1=0.051（m；=0.038(m)；gb——對應于活塞行程的線段長度(m)；K——單位長度代表的壓力(MPa/m)，即K=P/fe；2 2 2P——壓氣機排氣的表壓力(MPa),P=P－P；2 2 d 0P2

在縱坐標軸上對應的高度(m)。2、耗功率6P是單位時間內壓氣機所消耗的功，即：PNWc

/60 (W) （2）其中：N——電動機轉速（r/min）,對于本實驗臺，P<750WP的理論值計算式為n11PnpV0

n n1

(W) （3）其中：n——多變壓縮指數P——壓氣機吸氣壓力（N/m2；0——壓氣機的排氣量多變壓縮指數n的Wt

Wnn等于封閉示功圖上壓縮過程線與縱坐標軸圍成的面積同壓縮過程線與橫坐標軸圍成的面積之比，即：Wn tW

由cdefc圍成的面積 （4）W 由cdabc圍成的面積對于本實驗臺，1.0<n<1.4容積效率由容積效率的定義得： 有效吸收容積 （5）v 活塞位移容積hbgb容積效率ηv

v的理論值計算式為

hb （6）gbc1Vcv Vh

(1) （7）nV/V=4.76%,c hV=(π/4)2X是余隙容積,c cV=(π/4)2L是活塞位移容積,h7X——余隙高度， 活塞行程。c六、數據記錄與分析性能性能耗功耗功率容積效多變指數壓縮過壓力1 壓力2 程（MPa） （MPa） 多變指數n膨脹過程數m參數(J)(W)率（%）123456七、思考題什么？