第二节空气的物理性质

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1、第二节空气的物理性质.气体状态方程及流动规律一、空气的组成成份及空气的物理性质1.空气的组成成份大气中的空气主要是山氮、氧、氟、二氧化碳，水蒸气以及其它一些气体等若干种气体混合组成的。含有水蒸气的空气为湿空气。人气屮的空气基木上都是湿空气。而把不含有水蒸气的空气称为T空气。在距地而20km以内，空气组成儿乎相同。在基准状态（0°C,绝对压力为101325Pa,相对湿度为0）下地血附近的干空气的组成见表ll-lo11-1空气的组成空气中氮气所占比例最大，由于氮气的化学性质不活泼，具有稳定性，不会自燃，所以空气作为工作介质可以用在易燃、易爆场所。2.空气的密度单位体积空气的质量，空气的

2、主耍组成n202Ar质量组成％75.523.11.28容积组成％7&0920.950.93相对分子质量283240co20.0450.03称为空气的密度p（kg/m注，其公式为44备注其他气体约占0.075p=tn/V式屮p~111一V--空气密度；-空气的质量（kg）；-空气的体积（m3）o气体密度与气体压力和温度有关，压力増加，密度增加，而温度上升，密度减少。在基准状态下，干空气的密度为1.293kg/nA在温度t（°C）、压力（MPa）下的干空气的密度273pP=X——(11-2)可用下式计算273+10.1013式中Q）—基准状态下的干空气密度；p—绝对压力（MPa）；p—

3、干空气的密度；t—温度（°C）,其中（273+r）为绝对温度（K）。对于湿空气的密度对用下式计算,2733.780几p=p（｝x273+11.013（11-3）式中pf—湿空气的密度；p—湿空气的全压力（MPa）；0—空气的相对湿度（％）;Pb—温度为广C时饱和空气中水蒸气的分压力（MPa）。3.空气的粘性空气在流动过程中产生的内摩擦阻力的性质叫做空气的粘性，用粘度表示其大小。空气的粘度受压力的影响很小，一般可忽略不计。随温度的升高，空气分子热运动加剧，因此,空气的粘度随温度的升高而略有增加。粘度随温度的变化关系见表ll-2o表11-2空气的运动粘度y随温度的变化值（压力为0.1M

4、Pa）t/°C05102030406080100v/ClO^nr/s)0.1330.1420.1470.1570.1660.1760.1960.210.2384.空气的压缩性和膨胀性气体与液体和固体相比具有明显的压缩性和膨胀性。空气的体积较易随压力和温度的变化而变化。例如，对于大气压下的气体等温压缩，压力增大0.1MPa,休积减小一半。而将油的压力増大18MPa,其体积仅缩小1%。在压力不变、温度变化1°C时，气体体积变化约1/273,而水的体积只改变1/20000,空气体枳变化的能力是水的73倍。气体体积在外界作用下容易产主变化，气体的可压缩性导致气压传动系统刚度差，定位精度低。

5、气体体积随温度和压力的变化规律遵循气体状态方程。5.空气的湿度rh于地球上的水不断地蒸发到空气中，空气中含有水蒸气，我们把含有水蒸气的空气称为湿空气。自然界屮的空气基木上都是湿空气。由湿空气生成的压缩空气对气动系统的稳定性和寿命有不良的影响。如湿度大的空气会使气动元件腐蚀生锈，润滑剂稀释变质等。为保证气动系统正常工作，在压缩机出口处要安装冷却器，把压缩空气中的水蒸气凝结析iii,在贮气鑼出口处安装空气干燥器，进一步消除空气中的水分。根据达尔顿（Dalton）法则，混合在一起的各种气体相互Z间不发牛化学反应时，各气体将互不干涉地单独运动。混合气体的压力（全压）等于各种气体的分压之和。

6、因此，湿空气的压力p应为干空气的分床力几与水蒸气的分压力PsZ和，即〃=化（11-4）确定空气的干湿程度，首先需了解儿个衡量湿空气性质的物理量。1）绝对湿度每一立方米的湿空气中，含有水蒸气的质量称为湿空气的绝对湿度。用x表示x=（11-5）式中ms水蒸气的质量（kg）V湿空气的体积（n?）在一定的压力和温度下，含有最大限度水蒸气量的空气叫做饱和湿空气。Inf饱和湿空气中所含水蒸气的质量称为饱和湿空气的绝对湿度。Xb=帀知=炖R/T（11-6）式中Xb—饱和绝对湿度（kg/m3）；Pb—饱和湿空气中水蒸气的密度（kg/m3）；Ps—饱和湿空气中水蒸气的分压力（Pa）Rs—水蒸气的气体

7、常数，心=462.05J/kg・KoT—绝对温度（K）2）相对湿度在同一温度下，湿空气中水蒸气分压久和饱和水蒸气分压处的比值称为相对湿度，用0表示0=P$x（100%）Pb（11-7）通常，湿空气大多是处于未饱和状态所以应了解它继续吸收水分的能力和离饱和状态的远近。引入相对湿度概念清楚地说明了这个问题。当空气绝对干燥时，化=0,则0=0。当湿空气饱和吋，〃s=Pb，则0=100%,称此吋的空气为绝对湿空气。一般0在0〜1Z间变化，当空气的相对湿度0=60%〜70%时，