空气压说机性能实验.doc

華夏技術學院機械工程實驗(三) 空氣壓縮機性能實驗 授課老師：何慶炎 老師 班 級： 組 別： 姓 名： 學 號： 空氣壓縮機性能實驗 實驗目的 1?探討往復式壓縮機的性能。 2?討論往復式壓縮機輸出壓力、流量、軸動力及效率的關係。 相關知識 再業上使用空氣壓縮機當作一種能源的機會很多，如氣鑽、氣鎚、輸送機、器剎車、自動門及氣缸等，無疑的，這些氣空機器較其他為輕，且空氣取之不盡。能經常保持清靜，且無遭受火災之缺點。而製造壓縮空氣的機器，稱為空氣壓縮機，一般軸流式、離心式、回轉式及往復式四種，其中往復式之壓力範圍大，價格亦較便宜，故工業上以往復式壓縮機為主要壓縮空氣之機器。 壓縮機的性能試驗可做下列諸項：輸出口壓力﹝靜壓﹞、輸出口溫度、輸出空氣量、大氣壓力、大氣溫度，大氣溼度、轉速、輸出軸馬力、壓縮機效率、振動、噪音、動壓力、風速等等。 空氣特性公式 基本式： Pv = RT (1) 若屬絕熱變化(adiabatic change)過程，則可以以下式表示： = Constant (2) 其中P：絕對壓力（）= Pa + Pg Pa：大氣壓力（） Pg：錶壓力（gauge pressure ） T：空氣絕對溫度（= 273 + t） t:空氣溫度（℃） v:空氣於p及t狀況時之比容（specific volume /kg） R:空氣之氣體常數（=29.46） K:空氣之絕對指數（=1.4於-15℃至40℃之間） 標準吸氣狀態：此意謂壓縮機標準吸氣口狀態為：空氣溫度20℃，絕對壓力760mmHg，相對溼度75%，一立方米的空氣重1.2公斤。 空氣流量率（AIR Quantity）：往復式壓縮機空氣流量試指換算為吸氣狀態時（大氣壓力，吸氣口溫度）的輸出口流量率(/min)。 空氣壓力：除非特別指明，一般所指空氣壓力為其靜壓力（錶壓力），靜壓力為空氣平行流動時，對壁面所施之壓力，可由在垂直壁面的方向開一小孔量得。 壓縮機的軸功率：此為輸入至壓縮積轉軸端的功率。 壓縮雞的正常轉速：若是由馬達致動的壓縮機，此意謂在正常電源供應下的壓縮機轉軸轉速，若是由其他動力所帶動者，此意味在正常操作下時的壓縮機轉軸轉速。 儲氣槽：儲氣槽的空氣容積須大於 (3) 式中 ：儲氣槽最小容積（） ：壓縮機一端行程（） ：壓縮機的壓力比=輸出口絕對壓力/吸氣口絕對壓力 測量空氣流量的導管(Duct)：導管的內部必須圓滑，平直，及正圓截面。當壓縮機輸出端接合時，導管的長度必須大於其內部直徑12倍以上。若在距導管進口一直徑處加一緩衝板時。則總長可減至七倍直徑以上。若使用銳孔管或文式管作實驗時，壓力量測點最好置放於距壓縮機吸氣口端五倍直徑或以上的位置。 空氣流量的測量儀器：一般而言，空氣流量的測定，常用的為銳孔管（orifice）、噴嘴管（nozzle）及文氏管（enturi）等三種。其性能比較，可見下表： 型 式圖 型壓力頭損失價 格銳孔管 噴嘴管 文氏管高 中 低低 中 高 故考慮摩擦損失時，（8）式可修正為： （9） 式中為文式流量計之流出係數(Venturi Discharge Coefficient)，係用於校正該流量計之摩擦損失。在一般之情況下，值為0.984，此可由圖（二）明白得知。及為所測之實際壓值。 圖（二）文式流量計之流出係數，Re為雷諾數 將(9)式代入(7)式中則可得流量為： （10） 其中W正常運轉時的轉軸功率( =電壓X電流KW) 空氣輸出功率(Air Power)及壓縮機效率(Efficiency)計算法 當壓縮機是假設進行絕對變化壓縮或等熱變化壓縮時 其理論的絕對空氣功率(Lad)或等溫空氣率(Lis)可由下兩式表示之 其中Ps吸氣口處之絕對壓力 K絕對指數 Pd輸出的絕對壓力 n冷卻次數(在本實驗中可令為零) 壓縮機之絕熱效率(Overall isothermal efficient)可由下式算出 其中Ls壓縮機的驅動功率。 為求實驗精準起見，榜實驗設備採擁壓克力製的透明文氏管幫作流量測定計內靜直徑的精確須達+-0.001D2。 U型液柱表：欲求文式管內外部的壓力差，一般使用U型液住表。表內長填充的液體為水。再溫度0度C至40度C十，水的比重可視為1。U型液柱表通常用玻璃製成，管哪直徑通常為6~12mm，在左右兩端連接管處亦須以同樣直徑的管由上套緊。 壓力計：量測導管內及壓縮機輸出口的壓力，需使用標準壓力計。刻度範圍須在所測壓力差1.5倍至2倍之間。若量測的範圍再1kg/cm2以下時，