3. Описание лабораторной установки

Установка (рис. ) оборудована одноступенчатым одноцилиндровым поршневым компрессором типа FIAC APOLLO 24 с электродвигателем. Краткое описание конструкции и основные технические характеристики компрессора даны в Приложении 1.

Рис. 1. Схема лабораторной установки: 1 - заборник воздуха; 2 - сетчатый фильтр; 3 – компрессор; 4 – влагомаслоотделитель; 5 - невозвратный (обратный) клапан; 6 – манометр; 7 – предохранительный клапан; 8 - воздухосборник (ресивер); 9 - регулирующий вентиль для выпуска воздуха

Воздух из помещения лаборатории поступает через заборник воздуха 1 и сетчатый фильтр 2 в компрессор. Сжатый воздух после компрессора подается через влагомаслоотделитель 4 и невозвратный клапан 5 в воздухосборник (ресивер) 8. Воздухосборник снабжен пружинным манометром б, предохранительным клапаном 7, и регулирующим вентилем 8 для выпуска воздуха.

4. Порядок выполнения работы

1. Определить значения барометрического давления и температуры всасываемого воздуха в лаборатории.

2. Перед пуском компрессора открыть вентиль 9 и убедиться отсутствии избыточного давления в ресивере 8.

3. Закрыть вентиль 9 и включить компрессор, контролируя давление в ресивере 8 по манометру 6 и время работы компрессора .

4. После достижения давления в ресивере 1,5 бар выключить компрессор и зафиксировать:

• время заполнения ресивера воздухом ;

• конечное избыточное давление в ресивере ;

• конечную температуру воздуха в ресивере ;

• ток и напряжение электродвигателя или значение потребляемой электрической мощности ;

5. Аналогичным образом выполнить п.п. 4.3 и 4.4 на уровнях избыточного давления в ресивере 3 и 5 бар.

6. Результаты измерений внести в табл. 1.

7. После проведения опытов плавно открыть вентиль 9, охладить компрессор работой без нагрузки в течении 1..2 мин и выключить компрессор.

Таблица 1. Результаты наблюдений

№ опыта	, мм рт.ст.	,	, бар	, С	, с	, бар		, В	, А	, ВА
1			~0			~1,5
2			~1,5			~3,0
3			~3,0			~5,0

Примечание. 1 кгс/см²=0,981 бар.

5. Методика обработки результатов измерений

Перевести измеренные значения избыточных давлений в абсолютные:

- абсолютное давление всасываемого воздуха, Па

; (1)

- абсолютное давления воздуха в ресивере на начало измерений, Па

; (2)

- абсолютное давления воздуха в ресивере на конец измерений, Па, Па

. (3)

Масса воздуха (кг) в ресивере на начало измерений

(4)

и на конец измерений

, (5)

где и – абсолютные давления воздуха в ресивере на начало и конец измерений, Па;

– абсолютная температура воздуха в ресивере на начало измерений, К;

– абсолютная температура воздуха в ресивере на конец измерений, К;

– объем ресивера, м³,

=287,2 Дж/(кг К) – газовая постоянная воздуха.

Масса воздуха (кг), поступившего в ресивер за время ,

. (6)

Массовая подача компрессора, кг/с

. (7)

Объемная подача компрессора при условиях всасывания, м³/с

, (8)

В последнем выражении – плотность воздуха при условиях всасывания, кг/м³. Определяется из уравнения состояния идеального газа

, (9)

где - абсолютное давление всасываемого воздуха, Па;

- абсолютная температура всасываемого воздуха, К.

С учетом уравнений (7)…(13) можно получить выражение для объемной подачи при условиях всасывания, м³/с

. (10)

Если принять , то выражение (13) для объемной подачи упрощается и принимает вид

. (11)

Коэффициент подачи компрессора

, (12)

где - теоретическая подача компрессора, м³/с.

Теоретическую подачу компрессора можно определить как объем, освобождаемый поршнем первой в единицу времени, м³/с

, (13)

где – диаметр цилиндра, м;

– ход поршня, м;

– частота вращения вала компрессора, об/мин.

Мощность на валу компрессора (кВт) при работе электродвигателя на переменном токе, определяется из выражения

, (14)

где , - измеренные значения напряжения (В) и тока (А); - коэффициент мощности;

- КПД электродвигателя.

В случае использования счетчик электроэнергии "Energenie" EG-EM1 мощность на валу компрессора (кВт) определяется следующим образом

, (15)

где - измеренное значение потребляемой электрической мощности, ВА.

Изотермический КПД компрессора

, (16)

где – изотермическая мощность, кВт;

- механический КПД компрессора.

Адиабатный КПД компрессора

, (17)

где – адиабатная мощность, кВт.

Изотермическую и адиабатную мощности (кВт) можно определить соответственно по следующим формулам

; (18)

, (19)

где =1,41 - показатель адиабаты для воздуха.

- абсолютное давление всасываемого воздуха, Па;

– абсолютное давление воздуха в ресивере на конец измерений в рамках конкретного опыты, Па;

Результаты расчетов заносятся в табл. 2.

Таблица 2. Результаты расчетов

№ опыта	, МПа	, МПа	, МПа	, л/мин	, л/мин		, кВт	, кВт	, кВт
1
2
3

Примечание. При выполнении расчетов принять: = 0,024 м³; = 0,08 м; = 0,05 м; = 2850 об/мин; =0,86; =0,82; =0,8.