Описание лабораторной установки

Принципиальная схема установки представлена на рисунке 2 приложения. Воздух из атмосферы через дроссельную заслонку 2 и воздушный фильтр 3 поступает во всасывающую камеру головки цилиндра 1. Сжатый в компрессоре воздух из нагнетательной камеры головки цилиндра направляется в воздухосборник, снабжённый предохранительным клапаном. Из воздухосборника воздух поступает к потребителю. Привод компрессора осуществляется клиноремённой передачей от электродвигателя переменного тока 4. Компрессор оборудован вариатором объёма мёртвого пространства 5, а также устройством для осциллографирования индикаторной диаграммы, состоящим из осциллографа 6, усилителя импульсов 7 и датчиков давления 8. Кроме того, на установке размещены различные контрольно-измерительные приборы, с которыми студенты знакомятся непосредственно на стенде.

Изменение давления в системе в течение длительности одного оборота коленчатого вала регистрируется с помощью мембранного датчика П-1Б. Устройство датчика показано на рисунке 3 приложения. Стабилизированное питание 12 В постоянного тока подается на датчик со стабилизированного блока питания.

Выходной сигнал с датчика регистрируется и визуализируется однолучевым осциллографом С1-57.

Питание компрессора, датчика и блока питания осуществляется от сети переменного тока 220 В.

Положение в верхней мертвой точки (в.м.т.) фиксируется на осциллограмме сигналом, поступающим с геркона.

Условие и порядок проведения эксперимента

1. Ознакомиться с устройством и принципом работы компрессора и датчика П-1Б. Осмотреть компрессор удостоверится в его полной исправности.

2. Собрать установку согласно схеме на рис.4 приложения.

3. Проверить подключение всех вилок электрических приборов к штепсельным розетка малого щита.

4. Включить осциллограф и настроить его согласно инструкции по эксплуатации. Переключить его в режим отсечки постоянной составляющей сигнала (~). Установить переключатель отклонения по оси Y в положение 0,1 В/дел, переключатель диапазона развертки в положение 5 мс/дел.

5. Включить компрессор. Для выхода компрессора в стандартный тепловой режим необходимо около 15 мин.

6. Включить блок питания. На экране осциллографа отобразится процесс изменения давления, представляющий собой зависимость давления в цилиндре от угла поворота коленчатого вала компрессора.

7. Снять индикаторную диаграмму компрессора в координатах Р - φ. Пуск компрессора осуществляется только с разрешения и под присмотром преподавателя или учебного мастера. Индикаторную диаграмму с экрана осциллографа переводят на прозрачную бумагу.

8. Повторить измерения с изменением производительности компрессора методом дросселирования газа на всасывании.

ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

1. Мощность потребляемая компрессорной установкой вычисляется по формуле: N=IU10^-3, кВт

2. По осциллограмме рассчитать частоту вращения коленчатого вала компрессора

n = 60000 / (x∙d);

где n - частота вращения вала компрессора об/мин;

х - период обращения в делениях шкалы осциллографа;

d - цена деления, мс/дел.

Пересчитать показания осциллографа в паскали, учитывая, что 101000 Па соответствуют 12В.

3. Построить индикаторную диаграмму в координатах Р-V. Перестроение индикаторной диаграммы из координат Р-φ в координаты Р-V (Р-S) выполняется в предположении, что в верхней мёртвой точке давление внутри цилиндра равно давлению в воздухосборнике, а в нижней мёртвой точке - давлению в полости всасывания (давлению в помещении). Перемещение поршня от В.М.Т. до Н.М.Т. соответствует повороту коленчатого вала на 180⁰. Связь между перемещением поршня и углом поворота коленвала выражается зависимостью: S=r(1-cos ),

где r – радиус кривошипа, равный половине хода поршня;

 - угол поворота коленвала, отсчитываемый по часовой стрелке от В.М.Т. в градусах.

Для построения диаграммы разбить один период на диаграмме Р - на 12 равных интервалов, причем положение в.м.т. обозначить точкой 0. Тогда точка 6 будет соответствовать нижней мертвой точке, а точка 12 - снова в.м.т. Точки 1 и 11, 2 и 10, 3 и 9, 4 и 8, 5 и 7 будут соответствовать одинаковым положениям поршня, т.е. одинаковым объемам. Переводя угловые координаты в линейные, откладывают их положения на горизонтальной линии (атмосферной линии). Через них проводят вертикальные линии и на них откладывают ординаты давления. Точки соединяют плавной линией, полученная - кривая представляет собой индикаторную диаграмму компрессора в координатах Р -V.

Проводят ось объемов на расстоянии у, мм вниз от атмосферной линии

y = 10∙В/(735,6∙m_p)

где В - барометрическое давление в момент снятия индикаторной диаграммы, мм рт. ст.;

m_p - масштаб давления, МПа/мм.

Масштаб давления:

,

l – расстояние по координате Р между Р_н и Р_вс, мм;

Р_н – давление на нагнетании (В.М.Т.), МПа;

Р_вс – давление на всасывании (Н.М.Т.), МПа.

Масштаб осей координат Р и S можно выбирать произвольно, но не следует брать его слишком мелким.

Проводят ось давлений на расстоянии х мм влево от в.м.т.

x = 10∙V_m/m_v,

где V_m - объем мертвого пространства;

m_v - масштаб объема.

Индикаторная диаграмма позволяет определить среднее индикаторное давление и индикаторную мощность компрессора.

4. Находим среднее индикаторное давление Р_инд. Среднее индикаторное давление представляет собой среднее значение разности ординат линии расширения и сжатия и определяется по формуле

P_инд = m_p∙f_инд/S_инд

где f_инд - площадь индикаторной диаграммы компрессора мм²;

S_инд - расстояние, равное ходу поршня, мм.

5. Индикаторная мощность Вт компрессора определяется по формуле:

N_инд = P_инд∙F∙S_индn10^-3/60

где F - площадь поршня, м²;

n - частота вращения вала компрессора, об/мин.

6. Определить индикаторный КПД компрессора пол формуле

,

где Q_к – объёмная производительность компрессора, м³/с.

7. Найти электромеханический КПД компрессора по формуле

8. Полный КПД компрессора

_к=_i_эм.