第九章氣動基礎(chǔ)知識

第九章氣動基礎(chǔ)知識第1頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月氣壓傳動（氣動技術(shù)）：

以壓縮空氣為工作介質(zhì)來傳遞動力和控制信號的系統(tǒng)。除了具有與液壓傳動一樣，操作控制方便，易于實現(xiàn)自動控制、中遠(yuǎn)程控制、過載保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)外，還具有工作介質(zhì)處理方便，無介質(zhì)費(fèi)用、泄漏污染環(huán)境、介質(zhì)變質(zhì)及補(bǔ)充等優(yōu)勢。第2頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月

但空氣的壓縮性極大的限制了氣壓傳動傳遞的功率，一般工作壓力較低（0.3～1MPa），總輸出力不宜大于10～40kN，且工作速度穩(wěn)定性較差。

應(yīng)用非常廣泛，尤其是輕工、食品工業(yè)、化工。第一節(jié)空氣的物理性質(zhì)第二節(jié)氣體狀態(tài)方程第3頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)空氣的物理性質(zhì)一、空氣的組成主要成分有氮?dú)?、氧氣和其他氣體，一般含有一定量的水蒸氣。含水蒸氣的空氣稱為濕空氣，不含水蒸氣的空氣稱為干空氣。第4頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)空氣的物理性質(zhì)二、氣體的基本狀態(tài)參數(shù)氣體參數(shù)：溫度T、體積V、壓力p、熱力學(xué)能、焓、熵；氣體基本狀態(tài)參數(shù)：溫度T、體積V、壓力p空氣的兩種狀態(tài)：基準(zhǔn)狀態(tài)：溫度為0°C，壓力為1.013×105Pa的干空氣狀態(tài)。ρ＝1.293kg/m3。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：溫度為20°C，相對濕度為65％，壓力為0.1MPa的干空氣狀態(tài)。ρ＝1.185kg/m3。第5頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月三、空氣的密度

單位體積內(nèi)空氣的質(zhì)量，用ρ表示：對干空氣有：式中：m、V—分別為氣體的質(zhì)量和體積；

ρ

—某溫度t℃

與壓力p狀態(tài)下干空氣的密度；

ρ0

—基準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體密度，

ρ0

=1.293kg/m3

p—絕對壓力

MPa273+t—絕對溫度K第6頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月四、粘性：空氣的粘性：是空氣質(zhì)點(diǎn)相對運(yùn)動時產(chǎn)生阻力的性質(zhì)。主要受溫度變化的影響，且隨溫度的升高而增大；壓力變化的影響可忽略不計。

第7頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月五、濕空氣所含水份的程度用濕度和含濕量來表示。濕度的表示方法有絕對濕度和相對濕度之分。（1）絕對濕度每立方米濕空氣中所含水蒸汽的質(zhì)量稱為濕空氣的絕對濕度，常用χ表示第8頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）飽和絕對濕度：每立方米飽和濕空氣中所含水蒸汽的質(zhì)量稱為飽和濕空氣的絕對濕度此時濕空氣中水蒸汽含量達(dá)到了最大限度。Rs=462.05N﹒m/（kg·K）－水蒸氣的氣體常數(shù)pb：飽和氣體中水蒸氣的分壓力；第9頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)相對濕度：在同溫度和同壓力下，絕對濕度和飽和絕對濕度之比稱為該溫度下的相對濕度當(dāng)空氣絕對干燥時，ps=0,則Φ=0，當(dāng)空氣達(dá)到飽和時，ps=pb,則Φ

=100%，濕空氣的相對濕度在0－100%間變化。通常在Φ

=（60－70）%范圍內(nèi)，人體感到舒適。氣動技術(shù)中規(guī)定各種閥的相對濕度不得大于90%第10頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）含濕量質(zhì)量含濕量：每公斤質(zhì)量的干空氣中所混合的水蒸汽的質(zhì)量，用d表示：空氣中水蒸汽的含量是隨溫度而變的。當(dāng)氣溫下降時，水蒸汽的含量下降；氣溫升高時含量增加。若要減少進(jìn)入氣動設(shè)備中空氣的水份，必須降低空氣的溫度。第11頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月六、氣體體積的易變特性：空氣的體積隨壓力變化而變化的性質(zhì)稱為壓縮性，空氣的壓縮性約為液壓油的1萬倍；空氣的體積隨溫度變化而變化的性質(zhì)稱為膨脹性，空氣的膨脹性約為水的73倍。當(dāng)v≤50m/s

時，不必考慮壓縮性。當(dāng)v≥50m/s

時，應(yīng)考慮壓縮性。第12頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月例：壓力為6個基準(zhǔn)大氣壓（表壓），溫度為40℃，求其密度。解：由干空氣密度計算式得：第13頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)氣體狀態(tài)變化

理想氣體—不計粘性的氣體氣體的狀態(tài)常用一些物理量來描述，這種用于描述氣體狀態(tài)的物理量稱為狀態(tài)參數(shù)：體積V（比體積υ）、壓力p、溫度T比體積υ＝V/m第14頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月一、理想氣體的狀態(tài)方程：或：理想氣體處于某一平衡狀態(tài)時，壓力、比體積與溫度三者之間的關(guān)系稱為狀態(tài)方程。第15頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月式中：

p—絕對壓力PaV—?dú)怏w體積m3

T—絕對溫度Kυ—比體積m3/kg

R—?dú)怏w常數(shù)N·m/（kg·K）干空氣：Rg=287.1N·m/（kg·K）濕空氣：Rs=462.05N·m/（kg·K）

第16頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月二、理想氣體的狀態(tài)變化過程1、等容過程：條件：體積不變，此時有:

p/T=const，p1/T1=

p2/T2

在體積不變的條件下，氣體狀態(tài)變化時，其壓力與絕對溫度成正比。氣體對外不作功。但絕對溫度隨壓力增加而增加，提高了氣體的內(nèi)能。

第17頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月2、等壓過程：V1/T1=V2/T2

在壓力不變的條件下，氣體狀態(tài)變化時，其體積與絕對溫度成正比。此式表明：氣體吸收或釋放熱量而發(fā)生狀態(tài)變化。

溫度上升體積膨脹，溫度下降體積縮小。條件：壓力不變，壓力p=const，此時有:第18頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月3、等溫過程：條件：溫度不變，溫度T=const，此時有:

說明：在溫度不變的條件下，氣體狀態(tài)變化時，其壓力p與體積V成反比。此變化過程溫度不變，系統(tǒng)內(nèi)能無變化，氣體與外界的熱量交換全部用來作功。

在氣動系統(tǒng)中氣缸工作、管道輸送空氣等均可視為等溫過程。第19頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月4、絕熱過程

當(dāng)系統(tǒng)與外界無熱量交換時，氣體的狀態(tài)變化過程稱為絕熱變化過程，其狀態(tài)方程為：干空氣：絕熱指數(shù)k=1.4；飽和蒸氣k=1.3在此過程中，輸入系統(tǒng)的熱量等于零，完全沒有熱交換。氣動系統(tǒng)中快速充、排氣過程可視為絕熱過程。第20頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月5、多變過程實際過程有可能是上述幾個過程的組合。不加任何限制條件的氣體的狀態(tài)變化過程稱為多變過程，其狀態(tài)方程為：n—多變指數(shù)；第21頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月n=1：等溫過程n=0：等壓過程n=∞：等容過程n=k：絕熱過程嚴(yán)格地講，氣體變化過程大多是多變過程，前面介紹的四種變化過程是多變過程的特例，即：第22頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月填空題：1、不含水蒸氣的空氣為（），含水蒸氣的空氣稱為（），所含水分的程度用（）和（）來表示。

2、理想氣體是指（）。一定質(zhì)量的理想氣體在狀態(tài)變化的某一穩(wěn)定瞬時，其壓力、溫度、體積應(yīng)服從（）。一定質(zhì)量的氣體和外界沒有熱量交換時的狀態(tài)變化過程叫做（）。