AGH	WYDZIAŁ ENERGETYKI I PALIW
Maszyny energetyczne - Laboratorium	Grupa: 2
Temat: Badanie sprężarki tłokowej.
Data wykonania: 17.05.2013	Wykonał: Paweł Gorzała

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest pomiar rzeczywistej wydajności jednostopniowej sprężarki tłokowej metodą napełniania zbiornika oraz wyznaczenie rzeczywistego współczynnika objętościowego. Ponadto określenie i skomentowanie faktycznego stanu sprężarki.

1. Schemat stanowiska pomiarowego:

1. Metody pomiaru rzeczywistej wydajności sprężarki tłokowej:

a) metoda oparta na podstawie wykresu indykatorowego:

Metoda ta polega na określeniu współczynnika objętościowego λ_i na podstawie wykresu

indykatorowego sprężarki, sporządzonego podczas wykonywania pomiarów przy ustalonych

warunkach pracy.

$$\dot{V} = \lambda_{i} \bullet \lambda_{\text{gn}} \bullet V_{\text{sk}} \bullet i \bullet \frac{n}{60}$$

$$\lambda_{i} = \frac{V^{m}}{V_{\text{sk}}}$$

λ = λ_i • λ_gn

b) metoda napełniania zbiornika:

Polega na określeniu masy czynnika wtłoczonego do zbiornika w czasie. Gdy znamy objętość zbiornika, stałą gazową czynnika oraz dokonując pomiaru ciśnienia i temperatury przed i po napełnieniu jesteśmy w stanie na podstawie równania stanu określić wydajność rzeczywistą sprężarki. Metoda ta została wykorzystana podczas ćwiczenia, wzory znajdują się w dalszej części sprawozdania.

c) metoda pomiaru wydajności sprężarki za pomocą zwężek pomiarowych:

Metoda ta daje dobre wyniki pomiaru tylko dla pomiarów czynnika o niskich pulsacjach przepływu.

d) metoda określenia wydajności sprężarki na podstawie bilansu chłodnicy:

W przewodzie tłocznym umieszczamy wymiennik ciepła z wodą. Określa się masę wody przepływającej przez wymiennik w pewnym czasie τ i przyrost jej temperatury Δt_w, oraz spadek entalpii na wejściu i wyjściu z wymiennika. Układa się bilans energetyczny.

$$\dot{m} \bullet \left| i_{1}{- i}_{2} \right| = m_{w} \bullet c_{p} \bullet t_{w}$$

oblicza się ilość czynnika, który przepłynął w określonym czasie τ:

$$\dot{m} = \frac{m_{w} \bullet c_{p} \bullet t_{w}}{i}$$

Metoda ma zastosowanie przy określaniu wydajności sprężarek chłodniczych.

1. Wyniki pomiarów:

- Średnia cylindra: D = 70mm = 0,07 m;

- Skok tłoka: s = 65mm = 0,065 m;

- Ilość stopni sprężania: i = 1;

- Ilość obrotów wału sprężarki: n= 860 $\frac{\mathbf{\text{obr}}}{\mathbf{\min}}$;

- Objętość zbiornika sprężarki: V_Z = 0,135 m3.

Parametry dotyczące sprężanego gazu:

- Rodzaj sprężanego gazu: powietrze zasysane z otoczenia.

- Parametry ssania: t_S = 22°C = 295,15 K;

h_S = 98700 Pa.

- Stała gazowa dla powietrza: R = 287,1$\frac{\mathbf{J}}{\mathbf{kg \bullet K}}$.

- Parametry otoczenia: t_OT = 22°C = 295,15 K;

h_B = 98700 Pa.

Pomiar 1 (próba 1):

$\mathbf{p}_{\mathbf{1n}} = 1\ \frac{\text{kG}}{\text{cm}^{2}} = 1*98066,5\ Pa = \mathbf{98066,5\ P}\mathbf{a}$

$\mathbf{p}_{\mathbf{2n}} = 3\ \frac{\text{kG}}{\text{cm}^{2}} = 3*98066,5\ Pa = \mathbf{294199,5\ P}\mathbf{a}$

t₁ = 22,5°C

t₂ = 25°C

Czas napełniania zbiornika τ = 90s.

Pomiar 2 (próba 2):

$\mathbf{p}_{\mathbf{3}\mathbf{n}} = 3\ \frac{\text{kG}}{\text{cm}^{2}} = 3*98066,5\ Pa = \mathbf{294199,5}\mathbf{\ }\mathbf{P}\mathbf{a}$

$\mathbf{p}_{\mathbf{4n}} = 5\ \frac{\text{kG}}{\text{cm}^{2}} = 5*98066,5\ Pa = \mathbf{490332,5}\mathbf{\text{\ P}}\mathbf{a}$

t₃ = 25°C

t₄ = 26°C

Czas napełniania zbiornika τ = 90s.

Pomiar 3 (próba 3):

$\mathbf{p}_{\mathbf{5}\mathbf{n}} = 4,6\ \frac{\text{kG}}{\text{cm}^{2}} = 4,6*98066,5\ Pa = \mathbf{451105,9\ }\mathbf{P}\mathbf{a}$

$\mathbf{p}_{\mathbf{6n}} = 6,3\ \frac{\text{kG}}{\text{cm}^{2}} = 6,3*98066,5\ Pa = \mathbf{617818,95}\mathbf{\text{\ P}}\mathbf{a}$

t₅ = 26°C

t₆ = 27°C

Czas napełniania zbiornika τ = 90s.

1. Obliczenia:

Przeprowadzone dla 1 pomiaru:

p₁ = p_b + p_1n = 98700 + 98066,5 = 196766,5 Pa

p₂ = p_b + p_2n = 98700 + 294199,5 = 392899,5 Pa

T₁ = t₁ + 273,15 = 22,5 + 273,15 = 295,65 K

T₂ = t₂ + 273,15 = 25 + 273,15 = 298,15 K

$$\dot{\mathbf{m}}\mathbf{=}\frac{V_{z}}{\tau \bullet R} \bullet \left( \frac{p_{2n}}{T_{2}} - \frac{p_{1n}}{T_{1}} \right) = \ \frac{0,135}{90 \bullet 287,1} \bullet \left( \frac{392899,5\ }{298,15} - \frac{196766,5}{295,65} \right) = \mathbf{0,00341}\mathbf{\ }\frac{\mathbf{\text{kg}}}{\mathbf{s}}$$

$$\mathbf{V}_{\mathbf{s}} = \frac{R \bullet T_{\text{OT}}}{p_{\text{OT}}} = \frac{287,1 \bullet 295,15}{98700} = \mathbf{0,86\ }\frac{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}{\mathbf{\text{kg}}}$$

$$\mathbf{V}_{\mathbf{\text{RZ}}} = V_{s} \bullet \dot{m}\mathbf{=}0,00341 \bullet 0,86\mathbf{= 0,0}\mathbf{0293\ }\frac{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}{\mathbf{s}}\mathbf{\ }$$

$$\mathbf{V}_{\mathbf{\text{TEOR}}} = \frac{\pi \bullet D^{2}}{4} \bullet s \bullet i \bullet \frac{n}{60} = \frac{3,14 \bullet {(0,07)}^{2}}{4} \bullet 0,065 \bullet 1 \bullet \frac{860}{60} = \mathbf{0,0036}\ \frac{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}{\mathbf{s}}\ $$

$$\mathbf{\lambda} = \frac{V_{\text{RZ}}}{V_{\text{TEOR}}} = \ \frac{0,00293}{0,0036} = \mathbf{0,816}\ $$

1. Tabela pomiarowa:

Parametr obliczony:	Oznaczenie:	Jednostka:	Numer pomiaru:
			1
Ciśnienie absolutne w zbiorniku na początku	p1	Pa	196766,5
Ciśnienie absolutne w zbiorniku na końcu	p2	Pa	392899,5
Temperatura w zbiorniku na początku	T1	K	295,65
Temperatura w zbiorniku na końcu	T2	K	298,15
Strumień masy	$$\dot{\mathbf{m}}$$	$$\frac{\mathbf{\text{kg}}}{\mathbf{s}}$$	0,00341
Objętość właściwa	Vs	$$\frac{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}{\mathbf{\text{kg}}}$$	0,86
Wydajność rzeczywista	VRZ	$$\frac{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}{\mathbf{s}}$$	0,00293
Wydajność teoretyczna	VTEOR	$$\frac{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}{\mathbf{s}}$$	0,0036
Rzeczywisty współczynnik objętościowy	λ	-	0,816
Rzeczywisty średni współczynnik objętościowy	λsr	-	0,773

1. Wnioski:

Po uśrednieniu otrzymanych współczynników objętościowych uzyskano wynik 0,773 co pozwala stwierdzić, że stan techniczny badanej sprężarki jest bardzo dobry. Użytkowanie tej sprężarki jest

ekonomiczne. Najwyższy współczynnik objętościowy uzyskano dla najniższych ciśnień dla jakich przeprowadzono pomiary. Wartość tego współczynnika malała zraz ze wzrostem ciśnień. Można więc

stwierdzić, że sprężarka lepiej spełnia swoją rolę dla niższych ciśnień.