第九章-气动基础知识

*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第二篇 气压传动,第九章 气压传动基础知识,气压传动（气动技术）：,以,压缩空气,为工作介质来传递动力和控制信号的系统。,除了具有与液压传动一样，操作控制方便，易于实现自动控制、中远程控制、过载保护等优点外，还具有工作介质处理方便，无介质费用、泄漏污染环境、介质变质及补充等优势。,但空气的压缩性极大的限制了气压传动传递的功率，一般工作压力较低（,0.3,1,MPa,），总输出力不宜大于,10,40,kN,，且工作速度稳定性较差。应用非常广泛，尤其是轻工、食品工业、化工。,第一节 空气的物理性质,第二节 气体状态方程,第一节 空气的物理性质,一、空气的组成,主要成分有,氮气,、,氧气,和其他气体，一般含有一定量的水蒸气。,含水蒸气的空气称为湿空气，不含水蒸气的空气称为干空气。,第一节 空气的物理性质,二、气体的,基本状态参数,气体参数：温度,T,、体积,V,、压力,p,、热力学能、焓、熵；,气体基本状态参数,：,温度,T,、体积,V,、压力,p,空气的两种状态,：,基准状态,：温度为,0,C,，压力为,1.01310,5,Pa,的干空气状态。,1.293kg/m,3,。,标准状态,：温度为,20C,，相对湿度为,65,，压力为,0.1MPa,的干空气状态。,1.185kg/m,3,。,三,、空气的,密度,单位体积内空气的质量，,用,表示：,对干,空气有：,式中：,m,、,V,分别为气体的质量和体积；,某温度,t,与,压力,p,状态下干空气的密度,；,0,基准状态下的气体密度，,0,=1,.,293 kg/m,3,p,绝对压力,MPa,273+t,绝对温度,K,四、,粘性：,空气的粘性：是空气质点相对运动时产生阻力的性质。,主要受温度变化的影响，且随温度的升高而,增大,；压力变化的影响可忽略不计。,五、湿空气,所含水份的程度用,湿度,和,含湿量,来表示。,湿度的表示方法有,绝对湿度,和,相对湿度,之分。,（,1,）,绝对湿度,每立方米湿空气中所含水蒸汽的质量称为湿空气的绝对湿度，常用,表示,（,2,）,饱和绝对湿度：,每立方米饱和湿空气中所含水蒸汽的质量称为饱和湿空气的绝对湿度,此时湿空气中水蒸汽含量达到了最大限度。,Rs,=462.05 N,m/,（,kgK,）水蒸气的气体常数,p,b,：饱和气体中水蒸气的分压力；,(3),相对湿度：,在同温度和同压力下，绝对湿度和饱和绝对湿度之比称为该温度下的相对湿度,当空气绝对干燥时，,p,s,=0,则,=0,，,当空气达到饱和时，,p,s,=,p,b,则,=100%,，,湿空气的相对湿度在,0,100%,间变化。,通常在,=,（,60,70,）,%,范围内，人体感到舒适。,气动技术中规定各种阀的相对湿度不得大于,90%,（,4,）,含湿量,质量含湿量：每公斤质量的干空气中所混合的水蒸汽的质量，用,d,表示：,空气中水蒸汽的含量是随温度而变的。当,气温下降,时，,水蒸汽的含量下降,；,气温升高时含量增加,。,若要减少进入气动设备中空气的水份，必须降低空气的温度。,六、气体体积的易变特性：,空气的体积随,压力,变化而变化的性质称为压缩性，空气的压缩性约为液压油的,1,万倍；,空气的体积随,温度,变化而变化的性质称为膨胀性，空气的膨胀性约为水的,73,倍。,当,v,50,m,/,s,时，不必考虑压缩性。,当,v,50,m,/,s,时，应考虑压缩性。,例：压力为,6,个基准大气压（表压），温度为,40,，求其密度。,解：由干空气密度计算式,得：,第二节 气体状态变化,理想气体,不计粘性的气体,气体的状态常用一些物理量来描述，这种用于描述气体状态的物理量称为状态参数：,体积,V,（比体积,）,、压力,p,、,温度,T,比体积,V/m,一、理想气体的状态方程：,或：,理想气体处于某一平衡状态时，压力、比体积与,温度三者之间的关系称为状态方程。,式中：,p,绝对压力,Pa,V,气体体积,m,3,T,绝对温度,K,比体积,m,3,/kg,R,气体常数,Nm,/,（,kgK,）,干空气：,R,g,=287.1,Nm,/,（,kgK,）,湿空气：,R,s,=462.05,Nm,/,（,kgK,）,二、理想气体的状态变化过程,1,、等容过程：,条件：体积不变，此时有,:,p,/,T,=,const,，,p,1,/,T,1,=,p,2,/,T,2,在体积不变的条件下，气体状态变化时，其压力与绝对温度成正比。,气体对外不作功。但绝对温度随压力增加而增加，提高了气体的内能。,2,、等压过程：,V,1,/,T,1,=,V,2,/,T,2,在压力不变的条件下，气体状态变化时，其体积与绝对温度成正比。,此式表明：,气体吸收或释放热量而发生状态变化。,温度上升体积膨胀，温度下降体积缩小。,条件：压力不变，压力,p,=const,，此时有,:,3,、等温过程：,条件：温度不变，温度,T,=const,，,此时有,:,说明：在温度不变的条件下，气体状态变化时，其压力,p,与体积,V,成反比。,此变化过程温度不变，系统内能无变化，气体与外界的热量交换全部用来作功。,在气动系统中气缸工作、管道输送空气等均可视为等温过程。,4,、绝热过程,当系统与外界无热量交换时，气体的状态变化过程称为绝热变化过程，其状态方程为：,干空气：绝热指数,k=,1.4,；,饱和蒸气,k=,1.3,在此过程中，输入系统的热量等于零，完全没有热交换。,气动系统中快速充、排气过程可视为绝热过程。,5,、多变过程,实际过程有可能是上述几个过程的组合。,不加任何限制条件的气体的状态变化过程称为多变过程，其状态方程为：,n,多变指数；,n=1,：,等温过程,n=0,：,等压过程,n=,：,等容过程,n=,k,：,绝热过程,严格地讲，气体变化过程大多是多变过程，前面介绍的四种变化过程是多变过程的特例，即：,填空题：,1,、不含水蒸气的空气为（），含水蒸气的空气称为（），所含水分的程度用（）和（）来表示。,2,、理想气体是指（）。一定质量的理想气体在状态变化的某一稳定瞬时，其压力、温度、体积应服从（）。一定质量的气体和外界没有热量交换时的状态变化过程叫做（）。,3,、在气动系统中，气缸工作、管道输送空气等均视为（）；气动系统的快速充气、排气过程可视为（）。,