有一压气机实验装置

Ⅰ 詹姆斯•焦耳的科研成果有哪些

詹姆斯•焦耳(1818～1889)，英国实验物理学家。焦耳是位业余科学家，由于受到著名化学家道尔顿的引导，对实验产生了兴趣，为他的业余研究打下了良好的基础。

焦耳为了测定热功当量的值，反复进行实验，从1840年开始到1878年为止，前后大约用了40年的时间，做了400多次实验，用了多种方法，包括桨翼搅拌法、多孔塞法、压气机法、电热法等，实验结果越来越精确，无可辩驳地证明了能量守恒与转化定律。

1847年4月，焦耳在作《关于物质、活力和热》的讲演时，对他的实验结果作了通俗的解释：“经验已经证明，无论在哪里活力在表观上消失了，那么总会产生一种与之等当量的力，这种与活力等当量的力就是热。把活力变为热的最通常的办法就是摩擦。”1849年6月21日，他在皇家学会宣读论文《论热的机械当量》，并介绍了实验装置，宣布了实验结果：要使一磅水(在真空中测量温度在55～60℃之间)升高1华氏度的热量，需要花费772磅重物下降1英尺所做的功(此数值为424.3千克米/千卡)，实验结果处理得相当严密，在计算中甚至考虑到将重量还原为真空中的值，这个实验结果同30年后(1879年)由美国物理学家罗兰的测量结果相比，误差仅为1/400。由此看出焦耳实验的精确性，但他继续测量一直到1878年，最后的测量值为423.85千克米/千卡。

在1850年发表的《热的功当量》实验报告中，焦耳详细地介绍了实验装置、实验过程和实验结果。同年他当选为皇家学会会员，成果得到科学界的认同。焦耳的工作为热力学第一定律的建立奠定了基础，由此能量守恒和转化定律应运而生。

Ⅱ apu压气机为什么需要负载

1．研究背景与意义压气机/风扇是航空发动机以及其他燃气轮机的核心部件，其性能（效率，负荷等）直接影响整台发动机/燃机的性能指标。随着航空发动机与叶轮机械的发展，对压气机的负荷要求越来越高，而随着负荷的增大，端壁附面层流动与叶尖泄漏流动变得越加复杂，尤其是在动叶过载情况下，吸力面分离加剧，通流能力急剧下降，易发生失速现象[1]。压气机端壁附面层流动和叶尖泄漏流动与压气机效率及工作稳定性密切相关，间隙泄漏与端壁及叶片表面附面层的相互作用，叶尖泄漏涡、顶部通道涡、分离涡等间隙涡系的生成、演化及相互干涉，这些都导致叶尖区域附面层增厚、气流阻塞、形成高损失核心等。因此研究端壁附面层流动与叶尖泄漏流动以及二者间的相互作用，进而采取相应的端部流动控制技术（如端弯、机匣处理、端部吹/吸气等），对提高压气机的负荷、减小端部损失、提高压气机效率，增加稳定工作范围有重大意义。本文通过对带动叶顶部可调附加导叶的压气机内部流动进行数值模拟，研究压气机端部流动的发展、演化模式以及压气机顶部通道涡、泄漏涡、分离涡等发展与相互干涉，进而设计压气机动叶顶部可调附加导叶，并进行流动数值模拟与匹配研究，为通过带动叶顶部可调附加导叶扩稳研究奠定基础。2．国内外研究现状自上世纪中期以来，国内外学者对叶轮机械端部二次流动、泄漏流动、附面层发展与分离以及损失机理进行了大量研究[2-8]，促进了对叶轮机械内部流动的认识，并发展了一些估计叶尖泄漏损失与端壁损失的工程计算模型[2、3]。压气机（尤其是多级压气机）端部流动非常复杂：附面层的发展与分离、泄漏流动的产生与泄漏涡的破裂、刮削涡流、横向二次流动以及以上流动现象的相互作用、相互影响，特别是在跨、超音压气机中激波与端壁附面层和泄漏流动相互干涉等，端部流动呈现出强三维非定常特性。由于实验研究受实验设备，测试手段的以及端壁结构的限制，端区流动无法详细测量，更不可能获得端区失速微团发展与流动细节。而CFD虽然可以获得较为详细的流动图谱，但由于数值方法与计算能力的限制，还不能直接求解NS方程，而且受流体力学理论发展的限制（如对湍流、转捩等尚未认识清楚，其计算模型有待发展等），其模拟结果还有待验证。因此对端部流动与损失机理尚未完全认识清楚。但是，大量研究结果表明，压气机端部流动与失速、喘振密切相关[9-14]。I.WILKE也指出：1）当压气机过载时，吸力面区域
的附面层分离“卒发”将导致流道的阻塞，进而导致失速发生[14]；2）即使叶片没有发生过载，也有可能由于叶尖复杂的间隙流动而发生失速。因此，为了改善端区流动以提高压气机性能，进行了一系列流动控制研究。主要集中在以下几个方面：（1）机匣处理技术[15-26] ，利用缝、槽或导流片形成回流或射流以激励叶尖区域低能流体，达到推迟端区气流分离、延迟失速发生、扩大稳定工作范围等目的 [27]，且折线斜缝式[23] 或凹槽导流叶片式[25]机匣处理还具有兼顾效率和裕度的特点，但文献[17]和文献[23]也指出，机匣处理几何参数的选择具有强烈的针对性和不可逆性，且叶顶处基元叶片的气流流动，由于机匣处理的作用变得相当紊乱，包括缝中逆主流而上的二次流动、从叶顶上游射入叶栅槽道的射流、离心力驱使形成的径向流动等，导致流动损失加大；2）端弯技术 [28] 和转子前加装可转导叶技术[25，27]，通过局部扭转接近端壁区域的叶型剖面或导叶预旋，以适应并改善小流量工况下压气机端区的正攻角流动状态从而扩大稳定工作范围，但不足之处在于可改善小流量工况下端区流动状况的叶片端弯或导叶预旋参数选择无法与压气机其它工况下端区流动状态匹配，从而使得这些工作条件下压气机效率、压比下降，且可转导叶技术还带来装置复杂、造价增加等问题；（3）叶尖吹/吸气技术[29]，通过对端区低能流体施加外部激励以延迟气流分离，但实施该技术需要提供额外的能量和较为复杂的装置。从上述的压气机叶尖间隙流动控制方法来看，下面两个问题值得研究者探讨，其一是具有几何参数固定特点的间隙流动控制措施与压气机不同工况下间隙流动的匹配问题，叶尖泄漏流动演化及其与端壁附面层相互干涉过程与压气机工作状态密切相关，Wilke等[1]和Furukawa等[29]的研究表明不同工作状态下压气机叶尖涡系的位置、影响范围及相互作用模式有着本质区别，因此主要为了解决压气机小流量工况下间隙内流动阻塞问题的、具有强烈针对性的机匣处理或叶片端弯等技术不可能适应多工况下的叶尖间隙流动状态，有可能导致其它工况下压气机性能蜕化；其二是间隙内流动复杂性增强和附加流动损失问题，有些间隙流动控制措施，如机匣处理、叶尖吹/吸气等可能导致间隙流动的复杂性进加强，气流脉动及分离增强，紊流区域扩大，某些条件下将产生较大的附加流动损失，使得压气机失速裕度增加而效率却无法保证[30，31]。为了进一步扩大高负荷压气机稳定工作范围并兼顾效率，有必要将适应不同工况下叶尖间隙流动状态、构造良好间隙流型的可调附加叶片[32]概念引入到压气机端区流动控制中，并深入研究和理解应用该技术的压气机端区真实流动演化过程。3．主要研究内容本文通过对带动叶顶部可调附加导叶的压气机内部流动进行数值模拟，研究压气机端部流动的发展、演化模式以及压气机顶部通道涡、泄漏涡、分离涡等发展与相互干涉，进而设计压气机动叶顶部可调附加导叶，并进行流动数值模拟与匹配研究，为通过带动叶顶部可调附加导叶扩稳研究奠定基础。
、低速压气机内部流动数值研究，揭示压气机不同工况下顶部流动细节；、动叶顶部可调附加导叶叶型设计；3、可调附加导叶和与动叶二维匹配设计研究，数值模拟不同工况下流动与二者的相互干涉；4、带可调附加导叶的动叶顶部流动三维研究与分析。

Ⅲ 压气机的相关分类

由进气系统、叶轮、扩压器、集气管等四部分组成
在叶轮的中央(入口)吸入空气，离心力使空气以高速自径向进入扩压器通道，在扩压器中，气流被减速，获得压升
转子和扩压器的叶片，有各种形状，根据压力-速度特性要求选用
优点：结构简单，工作可靠，性能比较稳定
缺点：效率较低，迎风面积大
20世纪50年代以后，除小型涡轴、涡桨发动机以外，不再使用离心式压气机
与轴流压气机配合，作为压气机的最后一级
研究中的离心式压气机增压比可以达到12以上
离心压气机最小流量受喘振工况的限制，最大流量受阻塞工况的限制
可以采用变转速、进口节流、出口节流和可调进口导叶等方法进行调节，以扩大运行工况范围
阻塞：气流受到叶片的作用和流线曲率的影响而收缩，
在进口附近形成局部的超声速区，超声速去扩展到整
个喉部截面时，气体流量达最大值，不能再增加的现象 气体沿接近轴向流动的压气机，一般又称为轴流鼓风机；动叶加速流体，静叶起扩压器作用，把速度转化成压升。近似于反动式涡轮机的逆过程
轴流压气机广泛用于燃气轮机装置、高炉鼓风、空气分离、天然气液化、重油催化等装置中压送空气和其他气体
轴流式压气机的级= 一列转子叶列+ （紧接着的）一列静子叶列
转子叶片固定在转鼓上，静子叶片固定在气缸上
动叶，动能流体，压力稍稍升高；静子列，流体的压力进一步升高
高压比的装置，压气机级数>20
进口导叶，没有压升，不属于压气机第一级。
目的：气流在进入第一级时获得所需要的流场分布
空气通过轴流压气机不断受到压缩，空气比容减小、密度增加。因而，轴流压气机的通道截面积逐级减小，呈收敛形，压气机出口截面积比进口截面积要小得多
压气机流道vs涡轮流道
截面积↗减速、升压 动能转化成升压
截面积↘增速、降压 动能增加
注意：相对速度 气流通过基元级时，转子叶片给气流作功加压，使气流在基元级出口处总压和总温都比进口处高
压气机基元级效率：获得相同的总压增压比，
理想绝热压缩功 / 实际压缩功
压气机基元级气流参数沿叶高方向变化很大 因为：
工作轮基元级的切线速度u沿叶高不相等，使得工作轮对气流所作的功沿叶高不相等。
工作轮后空气旋转流场中，必然产生径向压力差，半径越大，静压越高，使气体微团产生向心加速度
改变叶片形状（工作轮叶片和导流器叶片呈扭曲状 ）
轴流式压气机某一级出现失速，并不是沿整个环面同时发生，而是在部分叶片中某个部位上首先发生，而且失速区不是固定在这些叶片上。失速区相对于工作轮叶栅向与旋转方向相反的方向移动。
多级轴流压气机，在下面两种情况下容易发生喘振：
在一定转速下工作时，若出口反压增大，使空气流量降低到一定程度时，就会出现喘振
当发动机偏离设计工作状况而降低转速时容易发生喘振
设计增压比较低的多级轴流压气机，进出口截面积的变化较小，不容易发生喘振
喘振发生时，出现强烈的不稳定工作现象：流过压气机的气流沿压气机的轴线方向产生低频高振幅的强烈振荡，压气机出口平均压力急剧下降，出口总压、流量、流速产生大幅度脉动，并伴随有强烈放炮声 ①从多级轴流压气机的某一个或数个中间截面放气
当压气机转速低于一定数值时将放气门打开，其目的是为了增加前几级压气机的空气流量，避免前几级因攻角过大而产生气流分离。中间级放气也避免了后几级压气机进口流速过大，攻角过小，甚至为负值，使增压比和效率降低的现象
简单，不经济（把已经压缩过的空气放到周围大气中去，损失了压缩这部分空气的机械功）
②第一级采用可调进口导叶和静叶，低转速时，它们可以闭拢 提高气流的轴向速度，防止失速，以致可以接近最佳运转工况。（最后几级用可调进口导叶和静叶也可）
③采用双轴或三轴结构
单级增压比很小1.15~1.35，为了获得较高的增压比，一般采用多级结构。空气在压气机中被逐级增压后，密度和温度也逐级提高
轴流压缩机的主要性能参数：压力、流量、功率、效率、转速。
最小流量受喘振工况限制，最大流量受阻塞工况限制。可以采用变转速、进口节流、出口节流和可调静叶等方法进行调节，以扩大运行工况范围 离心式压气机
优点：压气机级压比高、有良好的运转范围 、在运转范围内能保持良好效率 制造容易、成本低 重量轻
缺点：横截面积大，损失随着级数增大 最多2级
轴流式压气机
优： 峰值效率较高，用损失低的许多级可以达到高压比，横截面积小，质量流量大
缺：效率良好的运转范围狭窄，制造费用高，重量大，起动功率（可能）较高

Ⅳ 703研究所的意义作用

二、优势领域或行业在哈市高新技术产业发展中所发挥的作用
●对装备制造业的拉动作用
作为从事舰船蒸汽、燃气动力装置的专业研究所，我所在舰用蒸汽、燃气动力装置研制的过程中一直作为技术总负责单位，由我所设计的舰用蒸汽轮机、舰用锅炉一直由哈汽厂和哈锅厂制造，随着近年来军晶市场需求的增长，装备制造业已成为我市的经济支柱之一。
近期，我所受国家发改委的委托，进行LNG船蒸汽动力装置国产化可行性研究工作。LNG船是专门用于运输液化石油天然气的高技术高附加值船舶，由于在运输过程中不断挥发天然气的特殊性，将挥发的天然气作为锅炉燃料产生蒸汽带动蒸汽轮机，所以目前国际上普遍采用蒸汽动力装置。703所两年前即开始跟踪该项目，并积累一定的基础资料，目前LNG船的蒸汽动力装置的功率 （40000马力）与某型舰用蒸汽动力装置相当，作为技术总负责的703所具备国产化研发的技术基础，哈电集团（哈汽厂和哈锅厂）作为装备制造商多年来一直承担着舰用蒸汽动力装置的加工制造任务，因此703所与哈电集团的合作将使LNG船汽轮机动力装置的国产化工作成为现实。
国家发改委近日即将召开LNG船动力国产化专家研讨会议。LNG船在我国将有大量的市场需求，据估算，我国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所和哈电集团如能合作完成LNG船蒸汽动力装置的国产化研制，必将极大地推动哈尔滨地区装备制造业的发展，也将带来巨大的经济效益和社会效益。
此外，703所的余热锅炉产业已具备相当的规模，目前所内重点从事余热锅炉的设计和研发，加工制造均辐射到周边单位，在一定程度上促进了周边地区加工制造业的发展。
●燃气轮机产业系列化开发将提升哈尔滨地区工业整体综合实力
燃气轮机作为高新技术动力设备，一直代表着一个国家民族工业的发展水平，多年来，拥有自主知识产权的燃气轮机核心技术一直为欧美等国家所垄断。如何突破制约掌握核心技术是我们的奋斗目标。经过最近几年的发展，目前国内燃气轮机研发和制造已有了很大的提升，特别是哈尔滨地区有明显优势，哈电集团与GE公司合作生产重型（9F）系列燃机，七O三所主要进行中小型燃气轮机的研发，哈航集团进行小型和微型燃机的研制，三家强强合作，优势互补，开展燃气轮机产业系列化开发必将极大地提升哈尔滨地区工业整体综合实力，也将使哈尔滨在掌握燃气轮机核心技术方面占有先机。
●氦气透平压气机组的研制将对我市在未来核电领域的发展产生深远影响
去年七月，我所与清华大学签订了10MW高温气冷实验堆二期工程氦气透平压气机组研制合同，该项目被列为国家863能源领域重点项目。氦气透平压气机组是高温气冷堆发电项目的心脏。它在驱动发电机的同时，还为一回路氨气循环提供动力。氦气透平压气机组是影响项目进展的关键设备。
703所如能顺利完成该项目的研制任务，将是世界上第一套高温气冷堆氨气透平直接循环发电实验装置，其发电功率为2.5MW。该项目为国际领先水平，10MW高温气冷堆氦气透平直接循环发电实验装置（发电功率2.5MW）研究成功后将立即开展输出功率为40MW的工业用高温气冷堆氦气透平压气机组及其后的发电功率为160MW高温气冷堆氮气透平直接循环发电装置的研究并将形成产业化，其中40MW机组可替代工业用燃气转机广泛应用在电力、石油、化工等行业，160MW机组作为核能发电可广泛应用于对安全要求较高及单机容量不用太大的国际和国内核电厂。在军用领域也存在着潜在的用途。
以703所作为设计和技术抓总单位，与哈电集团、哈航集团等生产制造单位合作强强联合，开展氦气透平压气机组的研究及今后的产品供货工作。不但使我省在863计划中又占一席之地，同时使这一国际领先水平产品中的一重要设备的设计生产制造落户哈市，使我市在未来核电领域的技术研发方面抢占制高点，不仅给哈尔滨地方带来直接和长远的经济效益，而且对我省其它企业争取核电相关产品生产，以及提高我省科技水平和整体实力都有极深远的意义。

Ⅳ 热力学压气机实验思考题求解

压气机的理想工作是绝热等熵压缩，实际是变熵压缩，与理想pv图相比，想把一定的体积的气体增压到同样的压强p需要耗费更多的功，反之同样的功压缩后比理想情况的压强p低

Ⅵ 气压传动综合实验台是什么

气压传动综合实验台采用了梯形双立面结构的实验台，合理地实现了空间和功能的自由组合，气动元件与气动回路安装分布匀称，使原理的演示清晰明了。控制方式上采用了继电器控制及PLC控制两种方式。气压传动综合实验台如图4-34所示。

图4-48手动换向阀

Ⅶ 活塞式压气机生产高压高温气体为什么要采取多级压缩及级间冷却的工艺

活塞式压缩机采取采取多级压缩及级间冷却的工艺主要是为降低压缩比，回因为压缩机自进答气到最后排气，如果不采取多级压缩，压缩比将会很大，排气温度会很高，设备会因为温度高而引起损坏，所以对于高压力压缩机在设计时会采取多级压缩工艺。压缩机在工作过程中，由于排气压力升高，导致气体内能发生变化，引起温度升高，所以为避免高温气体进入下一级气缸被压缩提压，引起超温运行损坏设备，所以通常在级间设置冷却器进行降温。

Ⅷ 急：燃气轮机装置循环中，压气机耗功占了燃气轮机输出功的很大部分，为什么广泛应用于飞机，舰船等场合

补充楼上的，虽然压气机消耗的功率占了2/3，但是由于燃机的单位功率远非内燃机能专达到的，例属如SU35 还是37的某型AL31F发动机的推重比能达到1，意味着，理论上你把燃机竖着放，他能自己向上飞行。内燃机只能自己在地上转啊转。。。。
这种直接的能量转换能力使飞机更偏向于使用燃机，战斗机使用的是涡喷或者涡扇发动机，这两者各有优略。
直升机使用的是涡轴发动机，美军的C130运输机使用的是涡桨发动机。这些都是以燃机为核心。

舰船和电厂使用的是重型燃机，它的透平一般为3或4级，这样能最大限度的将燃烧后高温高压烟气中的热能转化为机械能，带动整个轴系转动。此时透平后的排气温度和压力，流速都远远低于一般的飞机发动机。并且转速一般3000rpm或者更低，飞机的可以达到上万转。

虽然压气机占了2/3，但是作为一个燃机整体，他能输出的功还是相当可观的，这就是它被称作工业皇冠上的明珠的原因。。

Ⅸ 可变有效横截面扩展废气涡轮增压器压气机的特性曲线场

单级废气涡轮增压发动机采用小型化方案，随之出现了发动机低转速范围内较高的额定功率与良好的性能之间的目标冲突。为了扩展稳定的特性曲线场范围，分析了横截面可变的径向压气机，德国汉诺威莱布尼茨大学（derLeibnizUniversit?tHannover）和布伦瑞克理工大学（derTechnischenUniversit?tBraunschweig）在内燃机联合会（FVV）研究计划框架中进行了试验研究。

1动机

为了能胜任当前和未来的废气排放标准，现有的技术更趋向于实现发动机小型化，即借助于废气涡轮增压器（德语缩写ATL）在保持功率水平不变的情况下减小排量，而且开发小排量汽油机是明显有利于降低成本的。

由于汽油机的转速范围和质量流量范围都较大，必须加大废气涡轮增压器压气机的稳定运行范围，以此能提高低转速扭矩时的增压压力而又不会降低发动机的最大功率。为了能加大和稳定压气机的运行范围，首先在废气涡轮增压器热气试验台上，按照所需要的过程循环（图1）对扩大特性曲线场潜力的措施进行试验研究，以便紧接着能在发动机试验台上验证极为有效的措施效果。

5结论

减小废气涡轮增压器压气机进口横截面能使喘振极限向小质量流量方向移动，以此就能提高发动机低转速范围内的压气机压比，从而提高发动机所能达到的扭矩。根据运行工况点转换压气机进口截面的策略能显著提高单级增压方案的性能，并且通过将压气机最佳效率区域不断向发动机运行范围移动就能降低CO2排放。

作者：[德]J.FLINTE等

整理：范明强

编辑：伍赛特

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

Ⅹ 试验过程中如何判断压气机进去失速、喘振工况

失速和喘振是两种不同的概念，失速是叶片结构特性造成的一种流体动力现象，它回的一些基答本特性，例如：失速区的旋转速度、脱流的起始点、消失点等，都有它自己的规律，不受风机系统的容积和形状的影响。
喘振是风机性能与管道装置耦合后振荡特性的一种表现形式，它的振幅 、频率等基本特性受风机管道系统容积的支配，其流量、压力功率的波动是由不稳定工况区造成的，但是试验研究表明，喘振现象的出现总是与叶道内气流的脱流密切相关，而冲角的增大也与流量的减小有关。所以，在出现喘振的不稳定工况区内必定会出现旋转脱流。