空压机广泛应用于各行各业,其能耗占工业总能耗的很大一部分,解决工业压缩空气系统的节能问题,将对完善与发展空压机节能运行具有重要的价值。空压机运行节能的研究中隐含着以下两点亟待解决的问题:一、入口空气温湿度对空压机性能的影响及定量化描述。通过工程热力学中计算压缩机功耗的理论公式,可计算出降温所获得的节能量,但对于整个压缩空气系统而言,并不能利用上式来反应系统能耗,缺少通过试验的方法测试并计算得到空压机的有效输出功。二、入口空气温湿度对空压机性能影响的耦合作用。控制变量法是研究温湿度对空压机性能影响的常用方法,但无法同时体现出其综合影响,缺乏温湿度和能效之间的定量理论关系式。因此,本文以11 kW螺杆空压机为研究对象,以入口空气参数对空压机性能影响的问题为研究内容,针对在理论与实际方面等面临的问题,开展系统的试验研究与理论分析。首先,改进空压机性能试验方法,基于最优试验方案设计原则,明确压缩空气系统能耗和效率的试验原理方程,确定需要测试的量,并依托试验误差主效应因素和试验误差控制方法,选择仪器仪表,设计并建设空压机性能试验台,为从试验层面高精度求解空压机性能参数提供平台基础。其次,依托已建立的试验系统,对空压机的性能参数进行测试,根据试验原理方程,定量研究入口空气温湿度对空压机性能的影响。通过等入口温度和等入口相对湿度试验对比分析方法,探究入口空气参数变化时,空压机的比能量和全效率的变化。结果表明,在0.6MPa的排气压力下,当入口相对湿度为39.7%时,入口温度每上升10℃,空压机的比能量提高约5.3%,全效率降低约5.3%。相应地,当入口相对湿度为34.4%时,比能量提高约6.8%,全效率降低约6.1%。当入口温度为6℃时,入口相对湿度每上升10%,空压机的比能量提高约3.0%,全效率降低约2.8%。相应地,当入口温度为24℃时,比能量提高约2.3%,全效率降低约2.3%。最后,建立了温度、相对湿度与比能量和全效率的相关关系,其拟合关系式的相关系数分别为0.964和0.951,所有数据的比能量和全效率的理论计算值与试验测试值的偏差均小于3%(温度范围:-5.7℃~30.1℃;相对湿度范围:25.3%~77.9%)。通过有效降低吸气温度和相对湿度,可以有效地降低空压机能耗。