气压传动基础知识.ppt

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1、第九章气压传动基础知识第一节空气的物理性质第二节气体的状态变化第三节气体的流动规律1.着重学习空气的有关知识；2.理解气体与液体的差异；学习建议气压传动是以压缩空气作为工作介质进行能量的传递和控制的一种传动形式。优点：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。缺点：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（0.3～1MPa），总输出力不宜大于10～40kN，且工作速度稳定性较差。气压传动特点：应用非常广泛，尤其是轻工、食品工业、化工空气的组成气体的基

2、本状态参数空气的密度空气的粘性气体的易变特性湿空气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，不含水蒸气的称为干空气。二、气体的基本状态参数温度T、体积V、压力p、热力学能、焓、熵空气的两种状态基准状态：温度为0，压力为1.013*105Pa的干空气的状态。标准状态：温度为20，相对湿度为65%，压力为0.1MPa的空气状态。三、空气的密度空气的密度：对于干空气：四、空气的粘性空气的粘性是空气质点相对运动时产生阻力的性质。粘性的大小用动力粘度和运动粘度来描述。空气的粘性随温度的升高而增大，受压力变化影响极小。五、气体的易变特性气体的

3、体积受压力和温度变化的影响极大，与液体和固体相比，气体的体积是易变的。六、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。含湿量分为质量含湿量和容积含湿量两种，单位质量的干空气中所混合的水蒸气的质量单位体积的干空气中所混合的水蒸气的质量理想气体的状态方程气体状态变化过程及其规律气压传动系统中的快速充放气过程第二节气体的状态变化一、理想气体的状态方程不计粘性的气体称为理想气体。空气可视为理想气体。一定质量的理想气体在状态变化的瞬间，有如下气体状态方程成立：pV/T=常量或p=ρRT二、气体状态变化过程等容过程p1/T1=p2/T2=常量在等容过程中，气体

4、对外不做功，气体与外界的热交换用于增加（减少）气体的热力学能。等压过程V1/T1=V2/T2=常量二、气体状态变化过程等温过程p1V1=p2V2=常量在等温过程中，无内能变化，加入系统的热量全部变成气体所做的功。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。绝热过程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绝热过程。p1V1k=p2V2k=常量式中k为绝热指数，对空气来说k=1.4。气动系统中快速充、排气过程可视为绝热过程。三、气压传动系统中的快速充放气过程在气动系统中向气罐、气缸、管路及其它执行机构充气，或由它们向外排气所需的时间及温度变化是正确利用气动技术的重要问

5、题。由于快速充、放气过程中的气体来不及与外界进行能量交换，可视为绝热过程。同时，为简化分析，视气罐、气缸、管道及其他执行机构为定积容器。1、定积容器充气过程在绝热充气过程中，如充入同一气体且充气前容器中的气体温度等于充入气体的温度且充气至气源压力。则充气过程伴随着温度的升高，在极限情况下，充气后气体的热力学温度为充气前气体热力前温度的1.4倍。充气过程分两个阶段，p≤0.528p0，称为声速充气阶段；p﹥0.528p0，称为亚声速充气阶段。三、气压传动系统中的快速充放气过程2、定积容器放气过程绝热放气必然是一个降温的过程。放气终了的气体温度将随着压力比p2/p1的增大和初温的降低而降低

6、。如果放气容器中的气体压力足够高，起始温度又足够低，那么经过绝热放气后，容器中的剩余气体将被冷却直至液化。放气过程也分两个阶段，p≥1.893pa，称为声速放气阶段；p﹤1.893pa，称为亚声速放气阶段。气体流动的基本方程声速和马赫数气体通过收缩喷嘴的流动气动元件和管道的有效截面积A第三节气体的流动规律一、气体流动的基本方程气体流动基本方程连续性方程ρ1v1A1=ρ2v2A2（注意ρ1≠ρ2）伯努利方程因气体可以压缩（ρ≠常数），又因气体流动很快，来不及与周围环境进行热交换，按绝热状态计算，则有v2/2+gz+kp/（k-1）ρ＋ghw=常数因气体粘度小，不考虑摩擦阻力和位置高度的影

7、响，则有v2/2+kp/（k-1）ρ=常数在低速流动时，气体可认为是不可压缩的（ρ＝常数），则有v2/2+p/ρ=常数动量方程vdv+dp/ρ=0二、声速和马赫数声音引起的波称为“声波”。声波在介质中的传播速度称为声速。声音传播过程属绝热过程。对理想气体来说，声音在其中传播的相对速度只与气体的温度有关。气体的声速c是随气体状态参数的变化而变化的。气流速度与当地声速（c=341m/s）之比称为马赫数，Ma＝v/cMa是气体流动的一个重要参数，集中