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热工基础与应用--综合实验报告 根据动力学公式，活塞位移量x与曲柄转角a有如下关系：
x?R(1?cosa)??4(1?cos2a)
式中：λ=R/L
R——曲柄半径； H——连杆长度； a——曲柄转角。
3.实验原理
（1）活塞式压气机的详细工作原理如前所述，现详细分析其工作过程 1）单级压气机理论工作过程（图2-5） 其中：①4－1过程为，气体引入气缸
②1－2过程为，气体在气缸内进行压缩 ③2－3过程为，气体流出气缸，输向储气筒
特别注意的是，4-1和2-3过程不是热力过程，只是气体的移动过程，气体状态不发生变化，缸内气体的数量发生变化。
图2-5 活塞式压气机工作P-V曲线图 2）存在余隙容积的理论工作工程；
<1>活塞式压气机的余隙：为了安置进、排气阀以及避免活塞与汽缸端盖间的碰撞，在汽缸端盖与活塞行程终点间留有一定的余隙，称为余隙容积，简称余隙。(图2-6)
①1-2过程为压缩过程
②2-3过程为 排气，状态未变 ③3-4过程为残留气体膨胀 ④4-1过程为进新气，状态未变
图2-6
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热工基础与应用--综合实验报告 <2>VC对耗功和产气量的影响: (图2-7)
V?V?V 活塞排量 h14V?V?V 有效吸气容积 C14pV?mRT 1C1m：新气量，产气量
图2-7
<3>余隙容积VC对理论压气功的影响(图2-8) 功的绝对值＝面积12341＝面积12561－面积43564 设1-2和4-3两过程n相同
n-1?n-1?????p?n???p?n?nn2????? W?pv?1-pV?1-?2?tn-111??p??n-114??p??11????????????p?p
23pV?mRT 1111p?p 14 图2-8
<4>余隙对单位产气量耗功不影响(图2-9)
n-1?n-1?????p?n???p?n?nn??? W?pV?1-?2?pV?1-?2?tn-114??p?1C???n-1??p11????????????n-1????p?n?Wnt? W??RT?1-?2?tmn-11??p??1??????
图2-9
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热工基础与应用--综合实验报告 <5>容积效率 在实际循环中，余隙容积使实际吸气量（产气量）减少，气缸的有效利用率降低，用容积效率表示气缸容积的利用程度。
容积效率=实际吸气量/ 理论吸气量
Vp2余隙比： 增压比:π?2?8 V?Vp131VV?Ve???14 VVV?Vh13结论：
???V3???1?V?V??13???1?p?n?2??1?? p?1???①压力比p2/p1和多变指数n 一定时，余隙容积越大，容积效率越低； ②余隙容积和多变指数n一定时，压力比p2/p1越大，容积效率越低； ③压力比p2/p1达到一定值时，容积效率为零，产气量为零；
故，余隙容积对生产1 kg压缩气体的理论耗功量没有影响，但实际耗功量增加；而且压气机的无用体积增加，设计时应尽量减小余隙容积。余隙容积VC的存在：理论耗功不变，容积效率下降（压缩同量气体气缸变大）。
3） 调节排气压力对压气机产生的影响；
1＇提高压力至２＇，a由P—V图中浮动面积41234提高至４＇１２＇３＇４＇：
2vdpW??W? c f?1＇2vdp2＜?1vdp ?1＂2排气压力２增至2＇，则排气温度应增至Ｔ再提高排气压力至达＇，２到加气机的极限值，成为一个点，没有2。
结论：排气温度高于润滑油的结碳温度时压气机会被烧毁，所以排气温度不得超过150℃。
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热工基础与应用--综合实验报告 4） 压气机耗功公示的推导过程； 吸气过程中气缸吸入压力为 p1的气体，气体的质量qm和容积V 不断增加， 而气体的状态(p1 ,
v1)不变，相当于气体定压膨胀，该过程中系统作正功 p1v1；
压缩过程中气体的量不变，而气体的压力不断增加，该过程中外界对系统作压缩功（负功）为：
2pdv?2pdVW?q?1?1 m排气过程中气体的质量不断减少，气体的状态不变，相当于气体被定压压缩，因此该过程系统作负功 p2v2。
压气机所消耗的功为上述三项功的代数和。即
2pdv?pV??WW?pV?q?1c11m22t
压气机耗功为负的技术功。
压缩1kg气体，压气机耗功为：
2w??1vdp
c（2） 压气机的热力学分析； 1） 三种理想压缩过程的热力学参数：压气机简化物理模型为：稳流、可逆根据其工作条件不同，可能存在 3 种压缩过程：
a.等熵压缩：特别快，来不及换热n=k； b.多变压缩：实际压气过程1 2) 三种理想压缩过程的耗功量； n-1????p?n?n? W?W?RT?1-?2?tntn-11??p??1?????? 第 8 页 共 8 页