压气机性能试验报告组

1、0.900.85 n0.800.750.200.250.30 0.350.400.450.50 0.550.600.65 0.70c/ua m实验名称压气机性能实验一、实验目的1）掌握轴流压气机内流动、加功增压原理和特性；2）熟悉压气机气动参数测量和计算方法。二、实验内容1、性能测试中的气动参数测量与速度三角形一台压气机在设计完成后，组装到核心机之前一定要经过部件试验的验证。达到设计指标的才 能进行组装。这部分试验内容称之为压气机的性能测试。其中最主要的性能参数集中反映在流量、压比和效率这几个参数上。测量如下气动参数：为了能够绘制速度三角形， 本次试验要求在设计和近失速这两个特征状态下,流量管

2、静压、转子进出口外壁静压、静子出口外壁静压、转子进出口和静子出口平均半径处的 总压、转子出口平均半径处的气流偏角以及其它必要的辅助参数。2、额定折合转速下压气机特性曲线压气机的性能用特性曲线来表示。对于高速压气机，通常的特性曲线图为流量一总压比图和流量-效率图。但对于低速压气机，其横坐标则常用流量 系数来表示，而压比可用压升或压升系数来表示。试验 时首先要在流量全开的情况下将转速开至待测转速。待 转速稳定后逐渐减小排气阀关度，通过减小排气面积来 提高反压，从而得到同一转速下不同流量点的特性。当 流量减小到一定值时就会发生失速或喘振，此时应退出 失速或喘振状态。将同一转速下的这些测点连接起来就

3、成为一条特性线。如需完整的特性图，还应返回大流量 状态，然后开至其它转速，重复这个过程。图2.1为某低速压气机额定转速下的特性曲线示意图。图2.1压气机特性曲线、实验装置流量管静压孔探针及位移机构排气阀反力度°.68/转子 静子静压孔等环量扭向设计一动叶60片,弦长35.5静叶60片,弦长36（7个截面，圆周各4个座）弯度20° ,安装角44.2 °弯度40.6 °叶尖间隙1.2%叶高安装角23.2 °09H0R5r18.5Kw, 3000rpm变频器1510_5351、压气机实验台如图2.2所示，实验台为一排动叶和一排静叶组成的单级轴流压气机

4、，可增加叶片排数，扩展为 双级相同级或三级相同级。实验台可移动，压气机进口流场均匀，空气流量可微调。气流通道外径 500mm，内径375mm （轮毂比0.75），通道平直，可改变叶片安装角和动静叶排间轴向间隙。额定转 速2400转/分，最高转速3000转/分，可调转速，转速稳定性2转份。2、测试系统测量系统压力变送器0 -'1 -1 -2 -3 - T数据采集板微机流量管静压P转子进口总压P转子进口外壁静压P转子岀口总压P转子岀口外壁静压P静子出口总压P静子岀口外壁静压P转子进口温度T静子岀口与转子进口温差图2.3数据采集系统图2.3为本压气机实验台的配套数据采集系统。该系统由计算机控

5、制数据采集处理，可测气流参数：空气流量，动叶进口、动静叶排间和静叶出口三个截面上外壁气流静压和气流总压、静压、速度 及偏角沿叶高分布，级温升。流量测量精度1%，压升（或压比）测量精度1%，效率测量精度 3%。气动参数的测点位置详见图2.2。四、实验步骤1）根据当时的大气温度 T0，算出换算转速2400转/分时的实际转速，启动后平缓加速到该转速；tn =2400 .0转/分；运行过程中，视大气温度变化，随时修正转速； 288.152）按下列排气阀关度次序逐一测量各流量状态下的各项参数：阀门关度（mm）: 12、22、30、37、42、45、48、49、50、60、70、50、42、37、303）

6、测量参数：（1）流量管静压P0 （表压）；（2） 转子进口、转子出口和静子出口三个截面外壁气流静压P （表压）、F2 （表压）和 巳 （表压）；（3） 转子进口、转子出口和静子出口三个截面平均半径处气流总压p* （表压）、F* （表压）、P3 （表压）和转子出口气流偏角（相对于轴线）駡；（4） 转子进口总温T；和静子出口与转子进口总温差 T*五、实验结果与分析：1）填写表2.1测量参数2）计算不同阀门关度下的各项性能参数（可按不可压流计算，填写表2.1性能参数）根据进气总温（同大气温度 T大气，也同转子进口总温 T,*）、进气总压（同大气压力F大气）和流量管壁面静压F0先算出流量管内空气轴向速

7、度，再推算出压气机内轴向速度Ca和轴向速度系数（流量系数）ca /um。其中:>/、 I P大气RT大气P大气、P0 （表压），Pa ；T大气=T1，kg/m3 ；K ；2R气体常数，287.05 J /（kg K），A流量管通道面积，0.10124 m2A压气机内通道面积，0.085903 mUm转子平均半径切线速度，33.322 m/s ；1 2级静压升Ap = B - P和静压升系数 廊/ PUm ；2级静压比二严大气飞；P大气 + Pk -4基于静压比的级效率=T,（二k -1）/汀，k可取1.403T大气=287.85 K ,P大气=101810 Fa ,n =2040 转 /

8、 分，P =1.232 kg / m12345678910失速前失速点13测量参数Po492.1423480.5488463.0055438.3583412.7549381.2202343.9487312.6008297.997274.2573262.5892174.8876156.1043F101104.2101122.7101150.6101184.9101226.8101271.8101321.4101364.3101393101425.1101440.5101412.3101430.4F3102880.3102883.5102945.3103024.2103071.1103121.91

9、03174.5103204.9103220.7103222.4103237102448.8102416.5*F3102142.3102195.4102266.9102368.2102445.8102538102638102703.4102720.6102769.3102779.7102075.5102069.1*T1287.85287.85287.85287.85287.85287.85287.85287.85287.85287.85287.85287.85287.85AT*1.4527921.4656971.4855241.5140271.5444971.5833571.6314211.67

10、39051.6944231.7288821.7463661.8926741.92853性能参数Ca33.3118932.9171932.3107531.4389930.5070429.3185127.8484426.5490525.9214924.8675524.3328219.8579118.76124Ca/Um1.0905841.0776621.0578081.0292680.9987570.9598470.9117180.8691780.8486330.8141280.7966220.650120.614216AP1038.0561072.671116.211183.2931218.93

11、31266.2371316.651339.0731327.5351344.2661339.166663.2075638.7007P/0.5 pjmA21.8061751.8664021.942162.0588812.1208942.20322.2909162.3299322.3098562.3389682.3300941.1539541.1113131.0102671.0106081.0110351.0116941.0120421.0125031.0129951.013211.0130931.0132541.0132011.006541.006297n0.5792090.5930740.608

12、6490.6327190.6385750.6466830.6521860.6461350.6326580.6276290.6189060.283560.267983T大气=287.85 K,P大气=101810 Pa,n = 2040 转 / 分，P =1.232 kg / m141516171819202122恢复前恢复点2526测 量 参 数P。144.8022164.7957182.4622217.3994271.4859296.8653313.4001327.7612342.7834357.7122441.3874470.7519491.2235P101455.3101370.3101

13、353.1101307.2101273101256101240.1101224.1101208.7101194.3101168.6101123.8101097.6F3102407.3102489.8102498.9102585.2102721.8102744.2102745.9102744.3102757.7102784.3102978102915.9102870.4*102077.8102067.3102066.2102064.2102147.2102140102128.7102105.6102095.6102112.8102320.5102209.7102139.5*T1287.85287

14、.85287.85287.85287.85287.85287.85287.85287.85287.85287.85287.85287.85AT*1.9511531.9116851.8787631.8180511.7331.6960341.6727961.6531061.6329651.6133821.5104821.4767241.453809性能参数Ca18.0693119.2764420.2833922.1402824.7415925.8722226.5829727.1852127.8012228.4001631.5474332.5799233.28078Ca/Um0.5915640.63

15、10830.6640490.7248410.8100050.847020.8702890.8900050.9101720.9297811.0328181.066621.089566AP622.5287696.9199713.1541757.0051874.2521883.9864888.5581881.5606886.9098918.41411151.9131085.8571041.943AP/0.5 pjmA21.0831741.2126121.2408591.3171581.5211631.53811.5460551.5338791.5431871.5980032.0042811.8893

16、461.8129391.0061361.0068751.0070361.0074721.0086331.008731.0087771.0087091.0087631.0090761.0113861.0107381.010306n0.2581180.2950980.3072980.3371870.4084920.4220990.4302370.4320110.4400520.4612280.6175530.5958470.581002数据整理及回答问题1）画出：设计状态和近失速状态转子进出口平均半径速度三角形；级特性曲线。平均半径动静叶栅和速度三角形设计状态近失速状态a 775 O 8250.

17、87 50. 9250. 975Ca/Um2 ）用动量原理说明轴流压气机加功原理，用柏努利方程说明增压原理。 答：加功原理：压气机动叶叶栅的运动方向 u是和它对气体的作用力 Pu方向相同的，因此表现为动叶对气体做功。由动量定理知：气体作用于叶片的周向分力为:巳=mwiu - W2u，则单位质量气体对动叶做的功:L - _uwiu - W2u因此，动叶对气体做了功：Lu - -L。增压原理：对于不可压流有* 1 2对于亚因叶栅，气流以Bernoulli 方程：P = P + _ Pu= const2相对速度Wi流入动叶叶栅，以 W2流出。可以看出，两相邻的叶型通道是扩张型的，因此气流速度降低，

18、由Bernoulli方程知气流压力升高。而静叶叶栅通道也是扩张的，因此同样起到减速增压的功能。3）轴流压气机中有哪些损失？体现在什么参数上？如何获得转子和静子出口损失分布？答：轴流式压气机的损失包括附面层内气体摩擦损失、附面层分离损失、尾迹损失、尾迹与主流区掺 混损失、激波损失；环壁附面层及其叶型附面层相互作用损失、径向间隙损失、间隙涡与通道涡损失、叶 面附面层潜移损失。 损失主要体现在总压 P*以及效率n中。为获取转子静子的出口损失分布可以采用在转 子及静子后采用总压梳测量周向的出口分布。4）解释压升系数（或压比）和效率随轴向速度系数（或流量）变化的规律。答：压比随空气流量的减少， 开始逐步增加，达到最大值以后又逐渐减小， 最终进入不稳定工况状态。 这是因为空气流量减少到一定程度以后，由于正攻角太大，引起叶背失速，使轮缘功不再上升，而且流动 损失剧增，是压比减小，当正攻角超过某一个临界值得时候，叶背分离扩展至整个通道，压气机进入不稳 定状态。根据效率定