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1、第八章氣源裝置及系統(tǒng)第一節(jié)概述第二節(jié)壓縮空氣第三節(jié)氣源系統(tǒng)及空氣凈化處理裝置第四節(jié)壓縮空氣的輸送第一節(jié)概述氣壓傳動(dòng)是以壓縮空氣作為工作介質(zhì),對(duì)能量進(jìn)行傳遞和轉(zhuǎn)換的一種傳動(dòng)方式。氣動(dòng)系統(tǒng)由動(dòng)力元件(氣壓發(fā)生裝置)、執(zhí)行元件(氣缸或氣動(dòng)馬達(dá))、輔助元件(氣源處理元件)、控制元件(控制閥)組成。一、氣動(dòng)系統(tǒng)工作原理通過氣壓發(fā)生裝置將原動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)榭諝獾膲毫δ?,利用管路、各種控制閥及輔助元件將壓力能傳送到執(zhí)行元件,再轉(zhuǎn)換成機(jī)械能,從而完成直線運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),并對(duì)外做功。氣動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖二、氣動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用準(zhǔn)則自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)的主要方式有
2、:機(jī)械方式、電氣方式、液壓方式和氣動(dòng)方式等。任何一種方式都不是萬能的:在對(duì)實(shí)際生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)線進(jìn)行自動(dòng)化設(shè)計(jì)和改造時(shí),必須對(duì)各種技術(shù)進(jìn)行比較,揚(yáng)長(zhǎng)避短,選出最適合的方式、或幾種方式的組合,以使設(shè)備更簡(jiǎn)單、更經(jīng)濟(jì),工作更可靠、更安全。氣壓傳動(dòng)與控制廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域各部門:氣動(dòng)系統(tǒng)掌握容易,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作方便,整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和安全性較好,系統(tǒng)維護(hù)保養(yǎng)較容易。氣壓傳動(dòng)控制與其它控制方式的性能比較第二節(jié)壓縮空氣壓縮空氣的作用:在氣動(dòng)系統(tǒng)中,壓縮空氣是傳遞信號(hào)和動(dòng)力的工作介質(zhì),它通過控制元件控制執(zhí)行機(jī)構(gòu),以實(shí)現(xiàn)動(dòng)作。一、空氣1.空氣的組成
3、空氣的組成(地表附近)成分氮(N2)氧(O2)氬(Ar)二氧化碳(CO2)其他體積分?jǐn)?shù)(%)78.0320.950.9320.030.078質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%)75.5023.101.280.0450.0752.空氣的性質(zhì)(1)密度:單位體積內(nèi)所含氣體的質(zhì)量稱為密度,用ρ表示,單位為kg/m3。式中m——空氣的質(zhì)量,單位為kg;V——空氣的體積,單位為m3。一、空氣2.空氣的性質(zhì)(2)壓縮性和膨脹性。一般把氣體體積隨壓力增大而減小的性質(zhì)稱為壓縮性;氣體體積隨溫度升高而增大的性質(zhì)稱為膨脹性。氣體的壓縮性和膨脹性遠(yuǎn)大于液體的壓縮性,計(jì)算時(shí)應(yīng)考
4、慮。(3)粘度??諝獾恼扯仁軠囟鹊挠绊戄^大,受壓力影響甚微,可忽略不計(jì)??諝獾倪\(yùn)動(dòng)粘度隨溫度變化的關(guān)系見表9-2。一、空氣0204060801000.1330.1570.1760.1960.2100.238空氣的運(yùn)動(dòng)粘度與溫度的關(guān)系(壓力0.1013MPa)(4)空氣濕度:通常把空氣分為濕空氣與干空氣兩類,含有水蒸氣的空氣稱為濕空氣,不含有水蒸氣的空氣稱為干空氣。一、空氣(4)空氣濕度濕空氣所含水蒸氣程度用空氣濕度和含濕量來表示,含濕量是指在含有質(zhì)量濕空氣中所混合的水蒸氣的質(zhì)量,稱為該濕空氣的質(zhì)量含濕量。空氣濕度是指在1m3體積濕空
5、氣中所混合的水蒸氣的質(zhì)量,稱為該濕空氣空氣濕度,表示方法分為絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度。一、空氣1)絕對(duì)濕度:1m3濕空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量稱為絕對(duì)濕度,也就是濕空氣中水蒸氣的密度。單位為:kg/m3。2)飽和絕對(duì)濕度:空氣中水蒸氣的含量是有極限的。在一定的溫度和壓力下,空氣中所含水蒸氣達(dá)到最大極限時(shí),這時(shí)的濕空氣稱為飽和濕空氣。在一定溫度下,1m3的飽和濕空氣中,所含水蒸氣的質(zhì)量稱為飽和濕空氣的絕對(duì)濕度,用表示,即3)相對(duì)濕度:在同一溫度和壓力下,濕空氣的絕對(duì)濕度和飽和絕對(duì)濕度之比稱為該濕空氣在此溫度和壓力下的相對(duì)濕度。一、空氣(5)空氣
6、露點(diǎn):在保持壓力不變的溫度下,降低未飽和濕空氣的溫度,使其達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)的溫度稱為露點(diǎn)。即濕空氣冷卻到露點(diǎn)溫度以下,就會(huì)有水滴析出。實(shí)踐中采用降溫法去除濕空氣中的水分即是根據(jù)這個(gè)原理。(6)空氣的壓力:指其各組成氣體分壓力之和。分壓力是指這種氣體在相同溫度下,單獨(dú)占空氣總?cè)莘e時(shí)所的壓力。(1)理想氣體:無粘性的氣體稱為理想氣體。(2)實(shí)際氣體:有粘性的氣體稱為實(shí)際氣體。(3)流量:常有體積流量和質(zhì)量流量。二、氣體的力學(xué)性能1)體積流量第二節(jié)壓縮空氣2)質(zhì)量流量:(4)氣阻:在氣動(dòng)系統(tǒng)中,氣流通過某元件時(shí)的壓力降與流量之比稱該元件的氣
7、阻。(5)氣體流速1)聲速:聲音在空氣中的傳播速度稱為聲速。2)馬赫數(shù):氣流速度與聲速之比稱為馬赫數(shù)。二、氣體的力學(xué)性能三、氣體狀態(tài)方程氣體的三個(gè)狀態(tài)參數(shù)是壓力P、溫度T和體積V。氣體狀態(tài)方程是描述氣體處于某一平衡狀態(tài)時(shí),這三個(gè)參數(shù)之間的關(guān)系。1.理想氣體的狀態(tài)方程一定質(zhì)量的理想氣體在狀態(tài)變化的某一穩(wěn)定瞬時(shí),有以下氣體狀態(tài)方程成立:三、氣體狀態(tài)方程2.理想氣體的狀態(tài)變化過程1)等容過程:2)等壓過程:3)等溫過程:4)絕熱過程:三、氣體狀態(tài)方程2.理想氣體的狀態(tài)變化過程或式中k——絕熱指數(shù);對(duì)干空氣k取1.4,對(duì)飽和蒸氣k取1.3。
8、三、氣體狀態(tài)方程例9-1:由空氣壓縮機(jī)往儲(chǔ)氣罐內(nèi)充入壓縮空氣,使罐內(nèi)壓力由P1=0.1MPa(絕對(duì)壓力)升到P2=0.25MPa(絕對(duì)壓力),氣罐溫度從室溫T1=15°C升到T2,充氣結(jié)束后,氣罐溫度又逐漸降至室溫,此時(shí)罐內(nèi)壓力為P2