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    壓縮空氣的理論

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    壓縮空氣的理論

    發布日期:2022-08-12 作者:深圳屹誠 點擊:

    3、壓縮空氣的理論




    單位

    對氣壓傳動實際應用而言,有必要掌握關于空氣的自然規律和通用的物理量綱。 
    雖然,自1960年以來國際單位已被全世界所接受,但在美國、英國和日本仍很大范圍內使用英制單位。

     

    8用於氣動的SI單位制8

    符號

    SI制

    名稱

    附注

    1、基本單位

    品質

    m

    Kg

    千克


    長度

    s

    m


    時間

    t

    s


    絕對濕度

    T

    K

    絕對溫度

    0℃=273.16K

    濕度(攝氏)

    t,θ

    攝氏濕度


    2、導出單位

    半徑

    r

    m


    角度

    α,β,γ,δ,ε,φ

    l

    弧度(m/n)


    面積、載面積

    A,S

    m2

    平方米


    體積

    V

    m3

    立方米


    速度

    v

    ms-1

    米每秒


    角速度(轉速)

    ω

    s-1

    弧度每秒


    加速度

    a

    ms-2

    米每秒平方


    轉動慣量

    J

    m2Kg



    F

    N

    牛頓

    =kg·ms-2

    重量

    G

    N

    重力加速度

    9.80665ms-2

    W

    J

    焦耳=牛頓米

    =kg·ms2s-2

    勢能(位能)

    E,W

    J

    焦耳


    動能

    E,W

    J

    焦耳

    0.5mv2

    扭矩

    M

    J

    焦耳


    功率

    P

    W

    瓦特

    J.S-1

    3、與壓縮空氣相關的單位

    壓力

    P

    Pa

    帕斯卡

    =N.m-2

    標準體積

    Vn

    mn3

    標準立方米

    在q=0℃ P=760mmHg

    體積流量

    Q

    mn3s-1

    標準立方米每秒


    能量、功

    E,W

    N·m

    焦耳

    Pa.m3=N.m

    功率

    P

    W

    瓦特

    p.Q=N.m.S-1=W


    為了命名比上述基本單位大或小十次方的單位,出現了許多加在前面的序數,列表如下。


    加在十次方倍數前面的序數

    次方

    序數名稱

    符號

    次方

    序數名稱

    符號

    10-1

    d

    101

    da

    10-2

    c

    102

    h

    10-3

    m

    103

    k

    10-6

    μ

    106

    M


    非公制單位

    下表列出了公制單位和英制單位的換算關系。

     


    公制

    英制(e)

    係數m-->e

    係數e-->m

    品質

    Kg

    2.205

    0.4535

    g

    盎司(英兩)

    0.03527

    28.3527

    長度

    m

    英尺

    3.281

    0.3048

    m

    1.094

    0.914

    mm

    英寸

    0.03937

    25.4

    溫度

    oF

    1.8℃+32

    (oF-32)/1.8

    面積

    m2

    平方英尺

    10.76

    0.0929

    cm2

    平方英寸

    0.155

    6.4516

    體積

    m3

    立方碼

    1.308

    0.7645

    cm3

    立方英寸

    0.06102

    16.388

    dm3

    立方英尺

    0.03531

    28.32

    體積流量

    mn3/min

    scfm

    35.31

    0.02832

    dmn3/min(l/min)

    scfm

    0.03531

    28.32

    N

    磅力(bf)

    0.2248

    4.4484

    壓力

    bar

    磅力/平方英寸(psi)

    14.5

    0.06895

    壓力

    必須注意是ISO規定的壓力,單位是帕斯卡(Pa).

    1Pa=1N/m2(牛頓/米2)

    這個單位非常小,為了避免很大的數字,用相當于100,000Pa的單位為1bar(巴)作為壓力單化,這個單位在工業中應用更合適些:

    100,000Pa=100KPa=1bar(巴)

    相應地也使用老的公制單位kgf/cm2,kP/cm2以滿足實際需要。

     

    c_p1_con_03_clip_image002_0000.png

    在氣動方面壓力指的是表壓,即高于大氣壓的那部分壓力,通常叫做表壓力(GA)。

    壓力也能用絕對壓力(ABS)表示,即相對于絕對真空的壓力。在真空技術中,也使用低于大氣壓的壓力即其真空度。

    3.4中,把標準大氣壓(1013mbar)作為基推,列出了壓力的各種表示方法。注意標準大氣壓不是1bar,當然在常規的氣動計算時,這個差別也可以忽略。

     

    氣體的特性

    波義爾(BOYLBS)定律:

    “對于一定質量的氣體,在溫度不變的條件下,壓力和它的體積成反比”。如果絕對壓力為100kPa(1bar ABS),體積V1=1m3的氣體在溫度不變下,被壓縮體積為V2=0.5m3,那么

    P1V1=P2V2P2=P1V1/V2

    P2=l00KPa.1m30.5m3=200KPa(2barABS).

    又如果體積V1在100KPa下壓縮到V3=0.2m3那么

    P3=P1V1/V3=100KPa.1m30.2m3=500Pa(5barABS).

     

    c_ad1_con_02_clip_image09.jpg


    基路沙(GAY LUSSAC)定律:

    “壓力不變,氣體體積的增加與溫度成正比?!?/span>

    V1/V2=T1/T2和V2=V1T2/T1

    或表達為:在體積不變時,壓力和溫度成正比:

    即   c_p1_con_03_clip_image006.gif

    查理(CHARLES)定律:

    “在一定壓力下,溫度每升高1,對于一定質量的氣體,其體積增加1/273”。

     

    〔在上面公式中,必須使用絕對溫度,即℃十273℃=K〕

    前面的關系式可結合為理想氣體狀態方程式:

     

    c_p1_con_03_clip_image008.gif

    這個定律是設計和選擇氣動裝置的主要理論基礎之一,當溫度有變化時也就必須考慮。

    有時需要所有空氣的體積的資料用以標準立方米(m3)的標準體積來表示。1標準立方米,溫度為0℃時,空氣質量為1.293kg.

     

    流量

    流量(Q)的基本單位是標準立方米每秒(m3/s)。在氣壓傳動中流量實際表示為升每分鐘(l/min),或標準立方分米每分鐘(dm3min),表示流量的非公制單位為標準立方英尺每分鐘(scfm).

     

    伯努利(Bernoulli's)方程:

    伯努利方程是這樣描述的。

    “水平流動的流體流過管徑不同的管道時,在點1和點2的總能量相同。

     

    c_p1_con_03_clip_image010.gif

    c_p1_con_03_clip_image012.gif

    若流速不超過330m/s左右時,則此方程對氣體也適用。這個公式應用于文丘里管和壓力控制閥中的流量補償。

     

    空氣的濕度

    大氣中通常含有一定百分比的水蒸汽。水份的含量取決于大氣的濕度和溫度。

    當大氣冷卻時,大氣將達到某一點,即水份達到飽和,這一點稱為露點。如果空氣繼續冷卻,那么它不能保留所有的水份,過量的水份以小液滴的形式凝結出來形成冷凝水。

    水份的實際數量完全取決于溫度,1m3壓縮空氣只能包含1m3大氣所能含有的相同量的水蒸汽。

    下表列出了從-30℃到+80℃的溫度范圍內每立方米大氣所含有水份的克數,黑體字行為大氣的溫度,細體字給出了每標準立方米含有水份的量,所有大氣的含量都用標準體積表示,可以不必要計算。

    在氣動適用的范圍內,下表給出了確切的資料。上半部表示了O℃以上的溫度情況,下半部表示了0℃以下的溫度情況。在給定的溫度下,上行為標準立方米的含濕量,下行為容積含濕量。

     

    表3.6 飽和空氣的水分(露點)

    溫度℃

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    g/mn3(標準)

    4.98

    6.99

    9.86

    13.76

    18.99

    25.94

    35.12

    47.19

    63.03

    g/m3(大氣壓)

    4.98

    6.86

    9.51

    13.04

    17.69

    23.76

    31.64

    41.83

    54.108

    溫度℃

    0

    -5

    -10

    -15

    -20

    -25

    -30

    -35

    -40

    g/mn3(標準)

    4.98

    3.36

    2.28

    1.52

    1

    0.64

    0.4

    0.25

    0.15

    g/m3(大氣壓)

    4.98

    3.42

    2.37

    1.61

    1.08

    0.7

    0.45

    0.29

    0.18


    相對濕度

    除了急劇的惡劣天氣情況外,例如溫度突然下降,否則大氣絕對不會飽和,實際水份含量和露點時水份含量的比值叫做相對濕度,以百分數表示:

    c_p1_con_03_clip_image002.gif 

    1:溫度為25℃,r.h.65%,1m3大氣中含有多少水份?

    露點25℃=24g/ m3·0.65=15.6g/m3

    當空氣被壓縮時,它能含有水份的容量只是體積減少后的容量,因此,除了溫度升高之外,水份將大量的凝結出來。

    2:10 m3的大氣,溫度為15℃,相對溫度(r.h.)為65%,被壓縮為6巴表壓力。溫度允許升高到25℃,問將有多少水凝結出來?

    查表3.6可知,15℃,10 m3空氣能Z多含有13.04g/m3.10m3=130.4g水,在65%r.h.空氣的含水量為:130.4g×0.65=84.9g(a)

    壓縮到6巴時減少后的體積為:

     c_p1_con_03_clip_image004.gif

    由表3.6可知,1.44 m3空氣在25℃時Z大含水量為:

    23.76g·144=34.2g(b)

    從空氣中水分的總量減去壓縮空氣所吸收的,即(a)-(b)84.9-34.2=50.6g,所示將有50.6g水被凝結出來。

    凝結出的水在壓縮空氣輸送前應該除去,以避免對氣動系統中元件產生有害影響。

     

    c_p1_con_03_clip_image007.png


    相關標簽:SMC干燥機,SMC用氣

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