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第九章气压传动基础知识 空气的物理性质 理想气体的状态方程 气体的流动规律 气动元件的流通能力 充气、放气温度与时间的计算 空气的物理性质 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。 空气的物理性质 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，不含水蒸气的空气称为干空气。 空气的密度 单位体积内空气的质量。 空气的粘度 气体在流动过程中，空气质点之间相对运动产生阻力的性质。 较液体的粘度小很多，随温度的升高而升高。 空气的物理性质 空气的压缩性和膨胀性 体积随压力和温度而变化的性质分别表征为压缩性和膨胀性。 空气的压缩性和膨胀性远大于固体和液体的压缩性和膨胀性。 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。 压缩空气的析水量 压缩空气一旦冷却下来，相对湿度将大大增加，到温度降到露点以后，水蒸气就要凝析出来。 理想气体的状态方程 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 气体状态变化过程 等温过程 p1V1= p2V2= 常量 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 气动系统中快速充、排气过程可视为绝热过程。 气体的流动规律 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，则有 v2/2+ gz + 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+ gz + p /ρ= 常数 声速与马赫数 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。 气流速度与当地声速（c=341m/s）之比称为马赫数 ， Ma＝ v/c Ma 是气体流动的一个重要参数，集中反映了气流的压缩性， Ma愈大，气流密度变化越大。 当v ＜ c，Ma ＜1时，称为亚声速流动； 当v＝c，Ma ＝1时，超声速流动。称为声速流动，也叫临界状态流动； 当v ＞c，Ma ＞1时，称为超声速流动。 气体在管道中的流动特性 当v ≤50m/s 时，不必考虑压缩性。 当v ≈140m/s 时，应考虑压缩性。 在气动装置中，气体流动速度较低，且经过压缩，可以认为不可压缩；自由气体经空压机压缩的过程中是可压缩的。 气动元件的通流能力 定义 气动元件的通流能力，是指单位时间内通过阀、管路等的气体质量。 有效截面积 由于实际流体存在粘性，流速的收缩比节流孔实际面积小，此最小截面积称为有效截面积，它代表了节流孔的通流能力。 不可压缩气体通过节流小孔的流量 当气体以较低的速度通过节流小孔时，可以不计其压缩性，将其密度视为常数。近似公式： qm=εcA [2ρ(p1-p2)]1/2 式中 ε为空气膨胀修正系数；c 为流量系数；A 为节流孔面积。 充气、放气温度与时间的计算 定积容器充气问题 充气时引起的温度变化 向容器充气的过程视为绝热过程，容器内压力由p1升高到p2，，容器内温度也由室温T1升高到T2，充气后的温度为 T2=kTs/［1+p1(k-1)/p2］ 式中 Ts为热力学温度，设定Ts=Ti ； k为绝热指数。 但容器内温度下降至室温，其内的气体压力也要下降，下降后的稳定值为