指示功率的测定
热工学实践实验报告(全)..
2016年热工学实践实验内容实验3 二氧化碳气体P-V-T 关系的测定一、实验目的1. 了解CO 2临界状态的观测方法，增强对临界状态概念的感性认识。
2. 巩固课堂讲授的实际气体状态变化规律的理论知识，加深对饱和状态、临界状态等基本概念的理解。
3. 掌握CO 2的P-V-T 间关系测定方法。
观察二氧化碳气体的液化过程的状态变化，及经过临界状态时的气液突变现象，测定等温线和临界状态的参数。
二、实验任务1．测定CO 2气体基本状态参数P-V-T 之间的关系，在P —V 图上绘制出t 为20℃、31.1 ℃、40℃三条等温曲线。
2．观察饱和状态，找出t 为20℃时，饱和液体的比容与饱和压力的对应关系。
3．观察临界状态，在临界点附近出现气液分界模糊的现象，测定临界状态参数。
4．根据实验数据结果，画出实际气体P-V-t 的关系图。
三、实验原理1. 理想气体状态方程：PV = RT实际气体：因为气体分子体积和分子之间存在相互的作用力，状态参数（压力、温度、比容）之间的关系不再遵循理想气体方程式了。
考虑上述两方面的影响，1873年范德瓦尔对理想气体状态方程式进行了修正，提出如下修正方程：()RT b v v a p =-⎪⎭⎫ ⎝⎛+2 （3-1）式中: a / v 2是分子力的修正项；b 是分子体积的修正项。
修正方程也可写成 : 0)(23=-++-ab av v RT bp pv（3-2）它是V 的三次方程。
随着P 和T 的不同，V 可以有三种解：三个不等的实根；三个相等的实根；一个实根、两个虚根。
1869年安德鲁用CO 2做试验说明了这个现象，他在各种温度下定温压缩CO 2并测定p 与v ，得到了P —V 图上一些等温线，如图2—1所示。
从图中可见，当t >31.1℃时，对应每一个p ，可有一个v 值，相应于（1）方程具有一个实根、两个虚根；当t =31.1℃时，而p = p c 时，使曲线出现一个转折点C 即临界点，相应于方程解的三个相等的实根；当t <31.1℃时，实验测得的等温线中间有一段是水平线（气体凝结过程），这段曲线与按方程式描出的曲线不能完全吻合。
柴油机指示功率和有效功率的计算公式
柴油机指示功率和有效功率的计算公式
1. 柴油机的指示功率是指在每个循环中气缸内气体的压力和活塞运动所做的功，也可以说是燃烧所产生的理论功率。
指示功率的计算公式如下：
指示功率= (气缸工作容积×每秒循环次数×每次循环平均压力×每秒等效功率转速) / 60
2. 柴油机的有效功率是指实际从柴油机中输出的功率，也就是柴油机在实际工作中能够转化为有用功的能量。
有效功率的计算公式如下：
有效功率= 指示功率×机械效率
3. 机械效率是指柴油机在能量转换过程中的损耗情况，包括机械摩擦损耗、气缸漏气损耗、传动部件损耗等。
机械效率通常以百分比表示，可以通过实验测试得到。
4. 气缸工作容积是指气缸内活塞从上止点到下止点的容积，通常以立方厘米或立方米表示。
气缸工作容积可以通过气缸直径和活塞行程计算得到。
5. 每秒循环次数是指柴油机在单位时间内进行的循环次数，循环次数与柴油机的转速相关，可以通过转速计或发动机控制器得到。
6. 每次循环平均压力是指柴油机在每个循环中气缸内气体的平均压力，平均压
力可以通过压力传感器或计算得到。
7. 每秒等效功率转速是指柴油机在单位时间内转动的等效功率转速，等效功率转速可以通过柴油机的转速和有效功率计算得到。
总结：
柴油机的指示功率是根据气缸工作容积、每秒循环次数、每次循环平均压力和每秒等效功率转速计算得到的理论功率。
而有效功率则是指柴油机实际输出的功率，通过乘以机械效率可以得到。
机械效率表示柴油机能量转换过程中的损耗情况。
以上是柴油机指示功率和有效功率的计算公式及相关术语的解释。
第一章 内燃机性能指标及实际循环热
k 1
2 分析 = 1 t = const. t ；当 = 10 左右时， t 不大 且汽油机容易爆燃，因此，汽油机 = 6～10
（三） 定压加热循环 （狄赛尔DIESEL 循环） －船舶用大型低速柴油机的理想循环
1 热效率 因为: 压力升高比
式中:
二、理想循环及其分析比较
（一）
混合加热循环
－车用柴油机的理想循环 1 循环特征参数 v1 （1） 压缩比
v2
（2） 压力升高比
p3 p2
v4 v3
（3） 预胀比
2
热效率
tm
w0 q2v q2 1 1 q1 q1 q1v q1 p
1 忽略进、排气过程 2 压缩、膨胀过程 （复杂的多 变过程） 简化为绝热过程 3 燃烧过程简化为定容加热过 程 （2～3） 和定压加热过程 （3～4） 4 排气放热简化为定容放热过 程 5 假定工质为定比热的理想气 体
（三）评定循环过程中质和量的指标
1．循环的热效率
w0 q1 q2 q2 t 1 q1 q1 q1
式中： w0——mkg工质的循环净功（J） q1——mkg工质在循环中吸收的热量（J） q2——mkg工质在循环中放出的热量（J） 热效率可环平均压力pt
w0 pt （J/m3）或（N· 2） m Vh
Vh——气缸工作容积（m3） 循环平均压力表示单位气缸工作容积所作 的循环功，用来评定循环的动力性。
第三节 热平衡
定义：按照热能在有效功和各项损失方面的数量
分配来研究燃料中总热量的利用情况，称为内燃 机的热平衡。（通常有实验确定） 总热量: QT = GT hu（kJ/h） 式中： GT——每小时的油耗量(kg/h) hu——燃料低热值（kJ/kg)
压气机的性能
压气机的性能压气机在工程上应用广泛，种类繁多但其工作原理都是消耗机械能（或电能）而获得压缩气体，压气机的压缩指数和容积效率等是衡量其性能优劣的重要参数，本实验是利用微机对压气机的有关参数进行实时动态采集，经计算处理，得到展开的和封闭的示功图，从而获得其平均压缩指数n、容积效率，指示功、指示功率P等性能参数。
一、实验目的1．掌握用微机检测指示功，指示功率，压缩指数和容积效率等基本操作测试方法；2．掌握用面积仪测量不同示功图的面积，并计算指示功，指示功率，压缩指数和容积效率。
3．对微机采集数据和数据处理的全过程和方法有所了解。
二、实验装置及测量系统本实验装置主要由压气机和与其配套的电动机以及测试系统所组成，测试系统包括压力传感器，动态应变仪，放大器，A/D板，微机，绘图仪及打印机，详见图2-1所示。
压气机的型号：Z——0.03/7气缸直径：D=50mm，活塞行程：L=20mm连杆长度：H=70mm，转速：n=1400转/分为获得反映压气机性能的示功图，在压气机气缸上安装了一个应变式压力传感器，供实验时输出气缸内的瞬态压力信号，该信号经桥式整流以后送至动态应变仪放大；对应着活塞上止点的位置，在飞轮外侧粘贴着一块磁条，从电磁传感器上取得活塞上止点的脉冲信号，作为控制采集压力的起止信号，以达到压力和曲柄转角信号的同步，这二路信号经放大器分别放大后送入A/D板转换为数值量，然后送到计算机，经计算机处理便得到了压气机工作过程中的有关数据及展开示功图和封闭的示功图，详见图2-2和图2-3。
三、实验原理1．指示功和指示功率指示功——压气机进行一个工作过程、压气机所消耗的功，显然其值就是P—V图上工作过程线cdijc 所包围的面积，即式中S——测面仪测定的P—V图上工作过程线所围的面积（mm2）K1——单位长度代表的容积（mm3/mm）；即L——活塞行程（mm）；——活塞行程的线段长度（mm）；——单位长度代表的压力（at/mm）；——压气机排气工作时的表压力（at）；——表压力在纵坐标上对应的高度（mm）；P——指示功率，即：单位时间内压气机所消耗的功，可用下式表示：式中N——转速（转/分）。
往复式压缩机的指示功率计算
往复式压缩机的指示功率计算
往复式压缩机的指示功率计算是评估其性能的关键环节，涉及到多个因素和参数的考量。
指示功率，简单来说，是指压缩机在理想状态下，仅用于压缩气体所做的功，而不包括任何机械损失或摩擦损失。
首先，我们需要了解的是，往复式压缩机的指示功率与其排量、压力比以及吸入气体的状态密切相关。
排量指的是压缩机每分钟或每小时能够压缩的气体体积，而压力比则是压缩机出口与进口之间的压力差值。
吸入气体的状态，如温度、湿度和压力，也会影响指示功率的计算。
在计算指示功率时，我们通常会采用专门的公式，这些公式基于热力学原理，并考虑了上述的各种因素。
具体来说，指示功率可以通过将排量、压力比以及气体的比热容等参数代入公式中得出。
这些公式通常由压缩机制造商提供，或者在相关的工程手册中可以找到。
值得注意的是，指示功率是一个理论值，实际使用中，由于机械损失、摩擦损失以及热损失等因素的存在，压缩机的实际功率会小于指示功率。
因此，在评估压缩机性能时，除了考虑指示功率外，还需要考虑这些损失，并计算压缩机的效率。
综上所述，往复式压缩机的指示功率计算是一个复杂的过程，需要综合考虑多个因素。
正确的计算方法和准确的参数值是确保评估结果准确性的关键。
对于压缩机用户来说，了解并掌握这一计算方法，将有助于更好地了解压缩机的性能，并为其优化使用和维护提供有力支持。
测量物体的功和功率
测量物体的功和功率在物理学中，功和功率是两个重要的概念。
功是描述物体运动时所做的“工作”的量，而功率则表示工作的速度。
本文将详细介绍如何测量物体的功和功率。
一、测量物体的功测量物体的功需要考虑物体的力和移动的距离，功的计算公式为：功 = 力 ×距离× cosθ其中，力的单位为牛顿（N），距离的单位为米（m），θ为力和物体运动方向之间的夹角。
首先，需要确定施加在物体上的力。
可以使用弹簧测力计、力传感器等设备来测量力的大小。
其次，需要测量物体的移动距离。
可以使用尺子、测距仪等工具来获取准确的距离值。
最后，根据上述公式计算出物体所做的功。
确保力和距离的单位一致，如果不一致，需进行单位转换。
二、测量物体的功率功率表示单位时间内所做的功，即工作的速率。
功率的计算公式为：功率 = 功 / 时间其中，功的单位为焦耳（J），时间的单位为秒（s），功率的单位为瓦特（W）。
要测量物体的功率，首先需要测量物体所做的功，如上一节所述。
然后，需要确定工作所花费的时间。
可以使用计时器、秒表等工具来测量时间。
确保功和时间的单位一致，如果不一致，需进行单位转换。
最后，根据上述公式计算出物体的功率。
例如，如果物体所做的功为100焦耳，时间为10秒，则物体的功率为10瓦特。
需要注意的是，功率并不代表物体的速度，而是表示物体单位时间内所做的工作量。
三、实际应用测量物体的功和功率在日常生活和科学研究中有着广泛的应用。
在机械领域，测量发动机的功率可以评估其性能和效率，进而优化设计。
在体育运动中，测量运动员的功率能够评估其体能水平和训练效果。
在能源领域，测量发电机的功率可以确定能源的输出量，调节发电设备的运行。
此外，测量物体的功和功率还广泛运用于实验室、工业自动化和科学研究中，帮助人们更好地理解和探索物体的运动和工作特性。
结论测量物体的功和功率是物理学中重要的概念，能够帮助我们理解和研究物体的运动和工作特性。
通过测量力、距离和时间，我们可以准确计算出物体所做的功和功率。
第四节 功率和效率
三、效率和比功率
压缩机的经济性可以用热效率来衡量，根据 基准不同，可以分为等温理论效率和绝热理论效 率。 理论指示效率是压缩机理论压缩循环功率与 实际压缩循环指示功率之比，反映了气阀阻力损 失和实际压缩和膨胀过程与理论过程的差异。 1、等温指示效率和等温总效率
kT −1 kT
z s + zd − 1] 2 zs
二、轴功率和驱动功率
1、轴功率 N 压缩机驱动轴所需功率。它等于内功率 加上机械损失功率。由于内功率不易测定(包 括热传递和泄漏损失功率)，所以常用指示功 率代替。
定义机械效率
Ni ηm = N
N= Ni
ηm
大中型压缩机 小型压缩机 微型压缩机 高压循环机（填料磨损大）
δ 0 = 0.24
P 0 .3
δ s = 0.3δ 0
虚线 δ 0 = 0.15 P 0.25 δ d = 0.7δ 0 排气阀中的损 失包括中间冷却器及管道阻力
实线用于阻力大的气阀，虚线用于阻力小的气阀
修正活塞速度
Cm 2 δ′ = δ( ) 3.5
Cm实际活塞平均速度 ρ ′ 23 密度修正 δ ′ = δ ( ) ρ ρ ′ 实际介质密度
② 压缩过程线：等功法
膨胀与压缩过程指数相等 低压级m=（0.95～0.98）k；高压级m=k
③ 积分得到指示功
Wi = 面积12561 –面积34653
= ∫ Vdp − ∫ Vdp
1 4
m −1 m −1 ′ ′ Pd m Pd m m m ′ ′ = PsV4 [( ) − 1] PsV1 [( ) − 1] − Ps′ Ps′ m −1 m −1
Pa / cm
第一章 发动机的性能(二)
1
第一章
发动机的性能
第三节 发动机的指示性能指标 指示指标:以工质对活塞所作之功为计算 指示指标 以工质对活塞所作之功为计算 基准的指标。 基准的指标。 作用:直接反映由燃烧到热功转换的工作 作用 直接反映由燃烧到热功转换的工作 循环进行的好坏。 循环进行的好坏。
2
从示功图可观察到发动机工作循环的不同阶段（压缩、 示功图可观察到发动机工作循环的不同阶段（压缩、 可观察到发动机工作循环的不同阶段 燃烧、膨胀）以及进气、排气行程中的压力变化。 燃烧、膨胀）以及进气、排气行程中的压力变化。
6
2、平均指示压力Pmi 、平均指示压力
是指单位气缸容积一个循环所作的指示功。 是指单位气缸容积一个循环所作的指示功。
式中，Pmi是平均指示压力（Pa）； i为发动 ）；W 式中， 是平均指示压力（ ）； 机一个工作循环的指示功（ ）； 为发动机气缸 ）；V 机一个工作循环的指示功（J）； s为发动机气缸 工作容积（ ）。 也经常用L为单位 为单位， 工作容积（m³）。 Vs也经常用 为单位，Wi用kJ 为单位， 单位为MPa。 为单位，则Pmi单位为 。
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3、指示燃油消耗率bi 、 是指单位指示功的耗油量。 是指单位指示功的耗油量。 通常以单位指示千瓦小时的耗油量［ ／（ ／（kw·h）］ 通常以单位指示千瓦小时的耗油量［g／（ ）］ 来表示。 来表示。
4、表示实际循环的经济性能指标ηit 与bi之间关系 、表示实际循环的经济性能指标η
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第四节 发动机的有效性能指标
PL是从发动机有效功率的角度对其气缸工作容积 的利用率作总的评价。 的利用率作总的评价。 pme↑、 n ↑ → PL ↑ →强化↑、轻巧↑ 、紧凑↑ 。 强化↑ 轻巧↑ 紧凑↑ PL是评定一台发动机整机动力性能和强化程度的 重要指标之一。 重要指标之一。
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英晶体没有体积变形压电效应，可精确 的测出缸内压力的变化。在气缸燃烧室内打一个洞 并攻螺纹，将测试元件向螺栓一样安装。
Ａ.没有燃气泄漏 Ｂ.在缸内不工作时测量元件只承受大气压力作用 Ｃ.保证气缸的强度
保证：
Ｄ.不影响内燃机工作
2.1、 P-φ图的测量
指示功率的测定
1、指示功率定义
2、P-φ图
P-φ图的测量
2.1、 P-φ图的测量
利用压电式传感器
压电式传感器简介：是一种自发电式和
机电转换式传感器。它的敏感元件由压 电材料制成。压电材料受力后表面产生 电荷。此电荷经电荷放大器和测量电路 放大和变换阻抗后就成为正比于所受外 力的电量输出。
光电法 磁电法 上止点基准法
4、指示功率的计算
5、通过测量气体温度得指示功
这个是我的猜想拿出和大家讨论 具体步骤是： A .测量缸内实时温度，可以得到气体的状态
B .测量曲轴转角，通过转角可以确定活塞位置
C .将二者结合起来可以计算出指示功率
thanks！
2.2、P-φ图的测量
采用应变器测量缸内压力变化
安装位置可以在气缸外，也可以在活塞侧面
工作原理：利用电阻应变式压力传感器把被测压力转换成应 变片的电阻值，通过应变仪把电阻值的变化转换并放大成所 需的电压或电流信号送往显示记录装置。从而得出P-φ图。 具体计算与校准书中有详细资料
2.3、 P-φ图的测量
内燃机示功图的测录方法：采样集点法 采样集点法具体有两种： 一种是对应某些确定的压力值，采集气缸压力与之相平衡时 的曲轴转角，这种方法称为横向集点法； 另一种方法是在确定的曲轴转角下采集相应的缸内气体压力 值，称为纵向集点法。
3、 曲轴转角的测量
在示功图采集系统中，通常以曲轴转角作为示功图的时间坐 标，测量时用于触发采样过程，曲轴转角信号常用以下方法 测定。