有一壓氣機實驗裝置

Ⅰ 詹姆斯•焦耳的科研成果有哪些

詹姆斯•焦耳(1818～1889)，英國實驗物理學家。焦耳是位業余科學家，由於受到著名化學家道爾頓的引導，對實驗產生了興趣，為他的業余研究打下了良好的基礎。

焦耳為了測定熱功當量的值，反復進行實驗，從1840年開始到1878年為止，前後大約用了40年的時間，做了400多次實驗，用了多種方法，包括槳翼攪拌法、多孔塞法、壓氣機法、電熱法等，實驗結果越來越精確，無可辯駁地證明了能量守恆與轉化定律。

1847年4月，焦耳在作《關於物質、活力和熱》的講演時，對他的實驗結果作了通俗的解釋：「經驗已經證明，無論在哪裡活力在表觀上消失了，那麼總會產生一種與之等當量的力，這種與活力等當量的力就是熱。把活力變為熱的最通常的辦法就是摩擦。」1849年6月21日，他在皇家學會宣讀論文《論熱的機械當量》，並介紹了實驗裝置，宣布了實驗結果：要使一磅水(在真空中測量溫度在55～60℃之間)升高1華氏度的熱量，需要花費772磅重物下降1英尺所做的功(此數值為424.3千克米/千卡)，實驗結果處理得相當嚴密，在計算中甚至考慮到將重量還原為真空中的值，這個實驗結果同30年後(1879年)由美國物理學家羅蘭的測量結果相比，誤差僅為1/400。由此看出焦耳實驗的精確性，但他繼續測量一直到1878年，最後的測量值為423.85千克米/千卡。

在1850年發表的《熱的功當量》實驗報告中，焦耳詳細地介紹了實驗裝置、實驗過程和實驗結果。同年他當選為皇家學會會員，成果得到科學界的認同。焦耳的工作為熱力學第一定律的建立奠定了基礎，由此能量守恆和轉化定律應運而生。

Ⅱ apu壓氣機為什麼需要負載

1．研究背景與意義壓氣機/風扇是航空發動機以及其他燃氣輪機的核心部件，其性能（效率，負荷等）直接影響整台發動機/燃機的性能指標。隨著航空發動機與葉輪機械的發展，對壓氣機的負荷要求越來越高，而隨著負荷的增大，端壁附面層流動與葉尖泄漏流動變得越加復雜，尤其是在動葉過載情況下，吸力面分離加劇，通流能力急劇下降，易發生失速現象[1]。壓氣機端壁附面層流動和葉尖泄漏流動與壓氣機效率及工作穩定性密切相關，間隙泄漏與端壁及葉片表面附面層的相互作用，葉尖泄漏渦、頂部通道渦、分離渦等間隙渦系的生成、演化及相互干涉，這些都導致葉尖區域附面層增厚、氣流阻塞、形成高損失核心等。因此研究端壁附面層流動與葉尖泄漏流動以及二者間的相互作用，進而採取相應的端部流動控制技術（如端彎、機匣處理、端部吹/吸氣等），對提高壓氣機的負荷、減小端部損失、提高壓氣機效率，增加穩定工作范圍有重大意義。本文通過對帶動葉頂部可調附加導葉的壓氣機內部流動進行數值模擬，研究壓氣機端部流動的發展、演化模式以及壓氣機頂部通道渦、泄漏渦、分離渦等發展與相互干涉，進而設計壓氣機動葉頂部可調附加導葉，並進行流動數值模擬與匹配研究，為通過帶動葉頂部可調附加導葉擴穩研究奠定基礎。2．國內外研究現狀自上世紀中期以來，國內外學者對葉輪機械端部二次流動、泄漏流動、附面層發展與分離以及損失機理進行了大量研究[2-8]，促進了對葉輪機械內部流動的認識，並發展了一些估計葉尖泄漏損失與端壁損失的工程計算模型[2、3]。壓氣機（尤其是多級壓氣機）端部流動非常復雜：附面層的發展與分離、泄漏流動的產生與泄漏渦的破裂、刮削渦流、橫向二次流動以及以上流動現象的相互作用、相互影響，特別是在跨、超音壓氣機中激波與端壁附面層和泄漏流動相互干涉等，端部流動呈現出強三維非定常特性。由於實驗研究受實驗設備，測試手段的以及端壁結構的限制，端區流動無法詳細測量，更不可能獲得端區失速微團發展與流動細節。而CFD雖然可以獲得較為詳細的流動圖譜，但由於數值方法與計算能力的限制，還不能直接求解NS方程，而且受流體力學理論發展的限制（如對湍流、轉捩等尚未認識清楚，其計算模型有待發展等），其模擬結果還有待驗證。因此對端部流動與損失機理尚未完全認識清楚。但是，大量研究結果表明，壓氣機端部流動與失速、喘振密切相關[9-14]。I.WILKE也指出：1）當壓氣機過載時，吸力面區域
的附面層分離「卒發」將導致流道的阻塞，進而導致失速發生[14]；2）即使葉片沒有發生過載，也有可能由於葉尖復雜的間隙流動而發生失速。因此，為了改善端區流動以提高壓氣機性能，進行了一系列流動控制研究。主要集中在以下幾個方面：（1）機匣處理技術[15-26] ，利用縫、槽或導流片形成迴流或射流以激勵葉尖區域低能流體，達到推遲端區氣流分離、延遲失速發生、擴大穩定工作范圍等目的 [27]，且折線斜縫式[23] 或凹槽導流葉片式[25]機匣處理還具有兼顧效率和裕度的特點，但文獻[17]和文獻[23]也指出，機匣處理幾何參數的選擇具有強烈的針對性和不可逆性，且葉頂處基元葉片的氣流流動，由於機匣處理的作用變得相當紊亂，包括縫中逆主流而上的二次流動、從葉頂上游射入葉柵槽道的射流、離心力驅使形成的徑向流動等，導致流動損失加大；2）端彎技術 [28] 和轉子前加裝可轉導葉技術[25，27]，通過局部扭轉接近端壁區域的葉型剖面或導葉預旋，以適應並改善小流量工況下壓氣機端區的正攻角流動狀態從而擴大穩定工作范圍，但不足之處在於可改善小流量工況下端區流動狀況的葉片端彎或導葉預旋參數選擇無法與壓氣機其它工況下端區流動狀態匹配，從而使得這些工作條件下壓氣機效率、壓比下降，且可轉導葉技術還帶來裝置復雜、造價增加等問題；（3）葉尖吹/吸氣技術[29]，通過對端區低能流體施加外部激勵以延遲氣流分離，但實施該技術需要提供額外的能量和較為復雜的裝置。從上述的壓氣機葉尖間隙流動控制方法來看，下面兩個問題值得研究者探討，其一是具有幾何參數固定特點的間隙流動控制措施與壓氣機不同工況下間隙流動的匹配問題，葉尖泄漏流動演化及其與端壁附面層相互干涉過程與壓氣機工作狀態密切相關，Wilke等[1]和Furukawa等[29]的研究表明不同工作狀態下壓氣機葉尖渦系的位置、影響范圍及相互作用模式有著本質區別，因此主要為了解決壓氣機小流量工況下間隙內流動阻塞問題的、具有強烈針對性的機匣處理或葉片端彎等技術不可能適應多工況下的葉尖間隙流動狀態，有可能導致其它工況下壓氣機性能蛻化；其二是間隙內流動復雜性增強和附加流動損失問題，有些間隙流動控制措施，如機匣處理、葉尖吹/吸氣等可能導致間隙流動的復雜性進加強，氣流脈動及分離增強，紊流區域擴大，某些條件下將產生較大的附加流動損失，使得壓氣機失速裕度增加而效率卻無法保證[30，31]。為了進一步擴大高負荷壓氣機穩定工作范圍並兼顧效率，有必要將適應不同工況下葉尖間隙流動狀態、構造良好間隙流型的可調附加葉片[32]概念引入到壓氣機端區流動控制中，並深入研究和理解應用該技術的壓氣機端區真實流動演化過程。3．主要研究內容本文通過對帶動葉頂部可調附加導葉的壓氣機內部流動進行數值模擬，研究壓氣機端部流動的發展、演化模式以及壓氣機頂部通道渦、泄漏渦、分離渦等發展與相互干涉，進而設計壓氣機動葉頂部可調附加導葉，並進行流動數值模擬與匹配研究，為通過帶動葉頂部可調附加導葉擴穩研究奠定基礎。
、低速壓氣機內部流動數值研究，揭示壓氣機不同工況下頂部流動細節；、動葉頂部可調附加導葉葉型設計；3、可調附加導葉和與動葉二維匹配設計研究，數值模擬不同工況下流動與二者的相互干涉；4、帶可調附加導葉的動葉頂部流動三維研究與分析。

Ⅲ 壓氣機的相關分類

由進氣系統、葉輪、擴壓器、集氣管等四部分組成
在葉輪的中央(入口)吸入空氣，離心力使空氣以高速自徑向進入擴壓器通道，在擴壓器中，氣流被減速，獲得壓升
轉子和擴壓器的葉片，有各種形狀，根據壓力-速度特性要求選用
優點：結構簡單，工作可靠，性能比較穩定
缺點：效率較低，迎風面積大
20世紀50年代以後，除小型渦軸、渦槳發動機以外，不再使用離心式壓氣機
與軸流壓氣機配合，作為壓氣機的最後一級
研究中的離心式壓氣機增壓比可以達到12以上
離心壓氣機最小流量受喘振工況的限制，最大流量受阻塞工況的限制
可以採用變轉速、進口節流、出口節流和可調進口導葉等方法進行調節，以擴大運行工況范圍
阻塞：氣流受到葉片的作用和流線曲率的影響而收縮，
在進口附近形成局部的超聲速區，超聲速去擴展到整
個喉部截面時，氣體流量達最大值，不能再增加的現象 氣體沿接近軸向流動的壓氣機，一般又稱為軸流鼓風機；動葉加速流體，靜葉起擴壓器作用，把速度轉化成壓升。近似於反動式渦輪機的逆過程
軸流壓氣機廣泛用於燃氣輪機裝置、高爐鼓風、空氣分離、天然氣液化、重油催化等裝置中壓送空氣和其他氣體
軸流式壓氣機的級= 一列轉子葉列+ （緊接著的）一列靜子葉列
轉子葉片固定在轉鼓上，靜子葉片固定在氣缸上
動葉，動能流體，壓力稍稍升高；靜子列，流體的壓力進一步升高
高壓比的裝置，壓氣機級數>20
進口導葉，沒有壓升，不屬於壓氣機第一級。
目的：氣流在進入第一級時獲得所需要的流場分布
空氣通過軸流壓氣機不斷受到壓縮，空氣比容減小、密度增加。因而，軸流壓氣機的通道截面積逐級減小，呈收斂形，壓氣機出口截面積比進口截面積要小得多
壓氣機流道vs渦輪流道
截面積↗減速、升壓 動能轉化成升壓
截面積↘增速、降壓 動能增加
注意：相對速度 氣流通過基元級時，轉子葉片給氣流作功加壓，使氣流在基元級出口處總壓和總溫都比進口處高
壓氣機基元級效率：獲得相同的總壓增壓比，
理想絕熱壓縮功 / 實際壓縮功
壓氣機基元級氣流參數沿葉高方向變化很大 因為：
工作輪基元級的切線速度u沿葉高不相等，使得工作輪對氣流所作的功沿葉高不相等。
工作輪後空氣旋轉流場中，必然產生徑向壓力差，半徑越大，靜壓越高，使氣體微團產生向心加速度
改變葉片形狀（工作輪葉片和導流器葉片呈扭曲狀 ）
軸流式壓氣機某一級出現失速，並不是沿整個環面同時發生，而是在部分葉片中某個部位上首先發生，而且失速區不是固定在這些葉片上。失速區相對於工作輪葉柵向與旋轉方向相反的方向移動。
多級軸流壓氣機，在下面兩種情況下容易發生喘振：
在一定轉速下工作時，若出口反壓增大，使空氣流量降低到一定程度時，就會出現喘振
當發動機偏離設計工作狀況而降低轉速時容易發生喘振
設計增壓比較低的多級軸流壓氣機，進出口截面積的變化較小，不容易發生喘振
喘振發生時，出現強烈的不穩定工作現象：流過壓氣機的氣流沿壓氣機的軸線方向產生低頻高振幅的強烈振盪，壓氣機出口平均壓力急劇下降，出口總壓、流量、流速產生大幅度脈動，並伴隨有強烈放炮聲 ①從多級軸流壓氣機的某一個或數個中間截面放氣
當壓氣機轉速低於一定數值時將放氣門打開，其目的是為了增加前幾級壓氣機的空氣流量，避免前幾級因攻角過大而產生氣流分離。中間級放氣也避免了後幾級壓氣機進口流速過大，攻角過小，甚至為負值，使增壓比和效率降低的現象
簡單，不經濟（把已經壓縮過的空氣放到周圍大氣中去，損失了壓縮這部分空氣的機械功）
②第一級採用可調進口導葉和靜葉，低轉速時，它們可以閉攏 提高氣流的軸向速度，防止失速，以致可以接近最佳運轉工況。（最後幾級用可調進口導葉和靜葉也可）
③採用雙軸或三軸結構
單級增壓比很小1.15~1.35，為了獲得較高的增壓比，一般採用多級結構。空氣在壓氣機中被逐級增壓後，密度和溫度也逐級提高
軸流壓縮機的主要性能參數：壓力、流量、功率、效率、轉速。
最小流量受喘振工況限制，最大流量受阻塞工況限制。可以採用變轉速、進口節流、出口節流和可調靜葉等方法進行調節，以擴大運行工況范圍 離心式壓氣機
優點：壓氣機級壓比高、有良好的運轉范圍 、在運轉范圍內能保持良好效率 製造容易、成本低 重量輕
缺點：橫截面積大，損失隨著級數增大 最多2級
軸流式壓氣機
優： 峰值效率較高，用損失低的許多級可以達到高壓比，橫截面積小，質量流量大
缺：效率良好的運轉范圍狹窄，製造費用高，重量大，起動功率（可能）較高

Ⅳ 703研究所的意義作用

二、優勢領域或行業在哈市高新技術產業發展中所發揮的作用
●對裝備製造業的拉動作用
作為從事艦船蒸汽、燃氣動力裝置的專業研究所，我所在艦用蒸汽、燃氣動力裝置研製的過程中一直作為技術總負責單位，由我所設計的艦用蒸汽輪機、艦用鍋爐一直由哈汽廠和哈鍋廠製造，隨著近年來軍晶市場需求的增長，裝備製造業已成為我市的經濟支柱之一。
近期，我所受國家發改委的委託，進行LNG船蒸汽動力裝置國產化可行性研究工作。LNG船是專門用於運輸液化石油天然氣的高技術高附加值船舶，由於在運輸過程中不斷揮發天然氣的特殊性，將揮發的天然氣作為鍋爐燃料產生蒸汽帶動蒸汽輪機，所以目前國際上普遍採用蒸汽動力裝置。703所兩年前即開始跟蹤該項目，並積累一定的基礎資料，目前LNG船的蒸汽動力裝置的功率 （40000馬力）與某型艦用蒸汽動力裝置相當，作為技術總負責的703所具備國產化研發的技術基礎，哈電集團（哈汽廠和哈鍋廠）作為裝備製造商多年來一直承擔著艦用蒸汽動力裝置的加工製造任務，因此703所與哈電集團的合作將使LNG船汽輪機動力裝置的國產化工作成為現實。
國家發改委近日即將召開LNG船動力國產化專家研討會議。LNG船在我國將有大量的市場需求，據估算，我國2010年前供需建造15~20艘LNG船，2015年前共需建造30435艘大型LNG船。 703所和哈電集團如能合作完成LNG船蒸汽動力裝置的國產化研製，必將極大地推動哈爾濱地區裝備製造業的發展，也將帶來巨大的經濟效益和社會效益。
此外，703所的余熱鍋爐產業已具備相當的規模，目前所內重點從事余熱鍋爐的設計和研發，加工製造均輻射到周邊單位，在一定程度上促進了周邊地區加工製造業的發展。
●燃氣輪機產業系列化開發將提升哈爾濱地區工業整體綜合實力
燃氣輪機作為高新技術動力設備，一直代表著一個國家民族工業的發展水平，多年來，擁有自主知識產權的燃氣輪機核心技術一直為歐美等國家所壟斷。如何突破制約掌握核心技術是我們的奮斗目標。經過最近幾年的發展，目前國內燃氣輪機研發和製造已有了很大的提升，特別是哈爾濱地區有明顯優勢，哈電集團與GE公司合作生產重型（9F）系列燃機，七O三所主要進行中小型燃氣輪機的研發，哈航集團進行小型和微型燃機的研製，三家強強合作，優勢互補，開展燃氣輪機產業系列化開發必將極大地提升哈爾濱地區工業整體綜合實力，也將使哈爾濱在掌握燃氣輪機核心技術方面佔有先機。
●氦氣透平壓氣機組的研製將對我市在未來核電領域的發展產生深遠影響
去年七月，我所與清華大學簽訂了10MW高溫氣冷實驗堆二期工程氦氣透平壓氣機組研製合同，該項目被列為國家863能源領域重點項目。氦氣透平壓氣機組是高溫氣冷堆發電項目的心臟。它在驅動發電機的同時，還為一迴路氨氣循環提供動力。氦氣透平壓氣機組是影響項目進展的關鍵設備。
703所如能順利完成該項目的研製任務，將是世界上第一套高溫氣冷堆氨氣透平直接循環發電實驗裝置，其發電功率為2.5MW。該項目為國際領先水平，10MW高溫氣冷堆氦氣透平直接循環發電實驗裝置（發電功率2.5MW）研究成功後將立即開展輸出功率為40MW的工業用高溫氣冷堆氦氣透平壓氣機組及其後的發電功率為160MW高溫氣冷堆氮氣透平直接循環發電裝置的研究並將形成產業化，其中40MW機組可替代工業用燃氣轉機廣泛應用在電力、石油、化工等行業，160MW機組作為核能發電可廣泛應用於對安全要求較高及單機容量不用太大的國際和國內核電廠。在軍用領域也存在著潛在的用途。
以703所作為設計和技術抓總單位，與哈電集團、哈航集團等生產製造單位合作強強聯合，開展氦氣透平壓氣機組的研究及今後的產品供貨工作。不但使我省在863計劃中又佔一席之地，同時使這一國際領先水平產品中的一重要設備的設計生產製造落戶哈市，使我市在未來核電領域的技術研發方面搶占制高點，不僅給哈爾濱地方帶來直接和長遠的經濟效益，而且對我省其它企業爭取核電相關產品生產，以及提高我省科技水平和整體實力都有極深遠的意義。

Ⅳ 熱力學壓氣機實驗思考題求解

壓氣機的理想工作是絕熱等熵壓縮，實際是變熵壓縮，與理想pv圖相比，想把一定的體積的氣體增壓到同樣的壓強p需要耗費更多的功，反之同樣的功壓縮後比理想情況的壓強p低

Ⅵ 氣壓傳動綜合實驗台是什麼

氣壓傳動綜合實驗台採用了梯形雙立面結構的實驗台，合理地實現了空間和功能的自由組合，氣動元件與氣動迴路安裝分布勻稱，使原理的演示清晰明了。控制方式上採用了繼電器控制及PLC控制兩種方式。氣壓傳動綜合實驗台如圖4-34所示。

圖4-48手動換向閥

Ⅶ 活塞式壓氣機生產高壓高溫氣體為什麼要採取多級壓縮及級間冷卻的工藝

活塞式壓縮機採取採取多級壓縮及級間冷卻的工藝主要是為降低壓縮比，回因為壓縮機自進答氣到最後排氣，如果不採取多級壓縮，壓縮比將會很大，排氣溫度會很高，設備會因為溫度高而引起損壞，所以對於高壓力壓縮機在設計時會採取多級壓縮工藝。壓縮機在工作過程中，由於排氣壓力升高，導致氣體內能發生變化，引起溫度升高，所以為避免高溫氣體進入下一級氣缸被壓縮提壓，引起超溫運行損壞設備，所以通常在級間設置冷卻器進行降溫。

Ⅷ 急：燃氣輪機裝置循環中，壓氣機耗功佔了燃氣輪機輸出功的很大部分，為什麼廣泛應用於飛機，艦船等場合

補充樓上的，雖然壓氣機消耗的功率佔了2/3，但是由於燃機的單位功率遠非內燃機能專達到的，例屬如SU35 還是37的某型AL31F發動機的推重比能達到1，意味著，理論上你把燃機豎著放，他能自己向上飛行。內燃機只能自己在地上轉啊轉。。。。
這種直接的能量轉換能力使飛機更偏向於使用燃機，戰斗機使用的是渦噴或者渦扇發動機，這兩者各有優略。
直升機使用的是渦軸發動機，美軍的C130運輸機使用的是渦槳發動機。這些都是以燃機為核心。

艦船和電廠使用的是重型燃機，它的透平一般為3或4級，這樣能最大限度的將燃燒後高溫高壓煙氣中的熱能轉化為機械能，帶動整個軸系轉動。此時透平後的排氣溫度和壓力，流速都遠遠低於一般的飛機發動機。並且轉速一般3000rpm或者更低，飛機的可以達到上萬轉。

雖然壓氣機佔了2/3，但是作為一個燃機整體，他能輸出的功還是相當可觀的，這就是它被稱作工業皇冠上的明珠的原因。。

Ⅸ 可變有效橫截面擴展廢氣渦輪增壓器壓氣機的特性曲線場

單級廢氣渦輪增壓發動機採用小型化方案，隨之出現了發動機低轉速范圍內較高的額定功率與良好的性能之間的目標沖突。為了擴展穩定的特性曲線場范圍，分析了橫截面可變的徑向壓氣機，德國漢諾威萊布尼茨大學（derLeibnizUniversit?tHannover）和布倫瑞克理工大學（derTechnischenUniversit?tBraunschweig）在內燃機聯合會（FVV）研究計劃框架中進行了試驗研究。

1動機

為了能勝任當前和未來的廢氣排放標准，現有的技術更趨向於實現發動機小型化，即藉助於廢氣渦輪增壓器（德語縮寫ATL）在保持功率水平不變的情況下減小排量，而且開發小排量汽油機是明顯有利於降低成本的。

由於汽油機的轉速范圍和質量流量范圍都較大，必須加大廢氣渦輪增壓器壓氣機的穩定運行范圍，以此能提高低轉速扭矩時的增壓壓力而又不會降低發動機的最大功率。為了能加大和穩定壓氣機的運行范圍，首先在廢氣渦輪增壓器熱氣試驗台上，按照所需要的過程循環（圖1）對擴大特性曲線場潛力的措施進行試驗研究，以便緊接著能在發動機試驗台上驗證極為有效的措施效果。

5結論

減小廢氣渦輪增壓器壓氣機進口橫截面能使喘振極限向小質量流量方向移動，以此就能提高發動機低轉速范圍內的壓氣機壓比，從而提高發動機所能達到的扭矩。根據運行工況點轉換壓氣機進口截面的策略能顯著提高單級增壓方案的性能，並且通過將壓氣機最佳效率區域不斷向發動機運行范圍移動就能降低CO2排放。

作者：[德]J.FLINTE等

整理：范明強

編輯：伍賽特

本文來源於汽車之家車家號作者，不代表汽車之家的觀點立場。

Ⅹ 試驗過程中如何判斷壓氣機進去失速、喘振工況

失速和喘振是兩種不同的概念，失速是葉片結構特性造成的一種流體動力現象，它回的一些基答本特性，例如：失速區的旋轉速度、脫流的起始點、消失點等，都有它自己的規律，不受風機系統的容積和形狀的影響。
喘振是風機性能與管道裝置耦合後振盪特性的一種表現形式，它的振幅 、頻率等基本特性受風機管道系統容積的支配，其流量、壓力功率的波動是由不穩定工況區造成的，但是試驗研究表明，喘振現象的出現總是與葉道內氣流的脫流密切相關，而沖角的增大也與流量的減小有關。所以，在出現喘振的不穩定工況區內必定會出現旋轉脫流。