对上式微分得 11-30 式中,A为过流断面面积(m)。 其它参数意义与式(11-28)完全相同。式(11-30)为连续性方程的又一表现形式。 三、能量方程 对式(11-28)积分得 =常数 (11-31a) 绝热过程有 p/p2=c(c为常数) 或 dp P2 PI h P a p 代人式(11-31a)中得 P1 P 2P1 p2 (11-3b) 式(11-31b)为能量方程,即可压缩流体的伯努利方程 四、有机械功的可压缩气体能量方程 在所研究的管道两过流断面之间有流体机械(如压气机、鼓风机等)对气体供以能量E时,绝热过程 能量方程变为 P E p2 1 p2 对绝热过程,有 (k-1)k P:/p2 Ek=k-1 P1 (11-32) P1 2 对多变过程,有 en PIlp 以上两式中,p1、p2分别为两过流断面1、2上的压力(Pa):v 2分别为两过流断面1、2上的平均速度(m/s):p1为过流断面1 的气体密度(kg/m);k为绝热指数;n为多变指数 图11-6节流孔的有效截面积 五、通流能力 气动元件和管路等的通流能力,可用有效截面积A和流量q 来描述。 有效截面积A 现研究气体流经节流孔口,如图11-6所示,设孔口面积为Ao。由于孔口具有尖锐边缘,而流线
对上式微分得 式中，A 为过流断面面积(m2 )。 其它参数意义与式(11—28)完全相同。式(11—30)为连续性方程的又一表现形式。 三、能量方程 对式(11—28)积分得 (11-31a) 绝热过程有 或 则 代人式(11-31a)中得 (11-31b) 式(11-31b)为能量方程，即可压缩流体的伯努利方程。 四、有机械功的可压缩气体能量方程 在所研究的管道两过流断面之间有流体机械(如压气机、鼓风机等)对气体供以能量 E 时，绝热过程 能量方程变为 对绝热过程，有 对多变过程，有 以上两式中，p1、p2 分别为两过流断面 1、2 上的压力(Pa)；v1、 v2 分别为两过流断面 1、2 上的平均速度(m/s)；ρ1 为过流断面 1 的气体密度(kg/m 3 )；k 为绝热指数；n 为多变指数。 五、通流能力 气动元件和管路等的通流能力，可用有效截面积 A 和流量 q 来描述。 1．有效截面积 A 现研究气体流经节流孔口，如图 11—6 所示，设孔口面积为 Ao。由于孔口具有尖锐边缘，而流线
又不可能突然转折,经孔口后流束发生收缩,其最小收缩截面称为有效截面积,以A表示,它代表了节 流孔的通流能力。节流孔的有效截面积A与孔口实际截面积Ao之比,称为收缩系数,以α表示,即 a =A/Ac (11-34) (1)对于如图11-6所示之圆形节流孔,设节流082 孔直径为d,节流孔上游直径为D,节流孔口面积 0.78 0.598 Ao=d/4 0.74 令β=(d/D)2,根据β值可从图11-7中查到收 缩系数α值,便可计算有效截面积A s0.70 (2)对于气流通过内径为d、长为1的管道,其 有效截面积仍按式(1-34计算,此时的A。为管道0.6158218 的实际截面积,式中收缩系数a由图11-8查得。 系统中有若干元件串联时,合成有效截面积A0.62}a=0. 用下式计算: 进口节流孔a=0.60 0.5 0.10.20.30.40.50.60.7 图11-7节流孔的收缩系数a A++“M1 (11-35) 系统中有若干元件并联时,合成有效截面积为 AR=A1+A2+…+A=>A (11-36) 以上两式中A1、A2…A分别为各元件的卧 有效截面积 2.通过节流小孔的流量q 气流通过气动元件,使元件进口压力p1 保持不变,出口压力p2降低。如果当气流压力 0 之比p1/p2>1.893或p2/p1<0.528时,流速 40006000 在声速区。自由(基准)状态的流量为 q:=113.44p1√273/T1(Lmn) 图118管路的收缩系数a (11-37) I-d=1l6mm具有涤纶编织物的乙烯软管 d=252mm的尼龙管;3-d=1”的瓦斯管 当p/p1>0.528或p/p2<1.893时,流 速在亚声速区。自由(基准)状态的流量为 g.=234A√△p·p1·√273/Ti(Lmin) (11-38) 以上两式中,A为有效截面积(m2);p为进口绝对压力(MPa):p2为出口绝对压力(MPa):△p为压力差 △p=p-p2(MPa);T为进口气体绝对温度(K) 六、充气、放气温度与时间的计算 1.充气温度与时间的计算
又不可能突然转折，经孔口后流束发生收缩，其最小收缩截面称为有效截面积，以 A 表示，它代表了节 流孔的通流能力。节流孔的有效截面积 A 与孔口实际截面积 Ao 之比，称为收缩系数，以α表示，即 α=A/Ao (11-34) (1)对于如图 11—6 所示之圆形节流孔，设节流 孔直径为 d，节流孔上游直径为 D，节流孔口面积 。 令β=(d／D)2，根据β值可从图 11—7 中查到收 缩系数α值，便可计算有效截面积 A。 (2)对于气流通过内径为 d、长为 l 的管道，其 有效截面积仍按式(11—34)计算。此时的 A。为管道 的实际截面积，式中收缩系数α由图 11—8 查得。 系统中有若干元件串联时，合成有效截面积 AR 用下式计算： (11-35) 系统中有若干元件并联时，合成有效截面积为 以上两式中， 分别为各元件的 有效截面积。 2．通过节流小孔的流量 q 气流通过气动元件，使元件进口压力 p1 保持不变，出口压力 p2 降低。如果当气流压力 之比 p1／p2>1．893 或 p2／p1<0．528 时，流速 在声速区。自由(基准)状态的流量为 当 p2／p1>0．528 或 p1／p2<1．893 时，流 速在亚声速区。自由(基准)状态的流量为 (11-38) 以上两式中，A 为有效截面积(mm 2 )；p1 为进口绝对压力(MPa)；p2 为出口绝对压力(MPa)；△p 为压力差， △p = p1- p2 (MPa)；T1 为进口气体绝对温度(K)。 六、充气、放气温度与时间的计算 1．充气温度与时间的计算
充气过程进行较快,热量来不及通过气罐与外界交换,这种充气过程称为绝热充气。图11-9所示 为气罐的充气过程。 气罐充气时,气罐内压力从p升高到p2,气罐内温度由原 来的室温T升高到T2。根据能量守恒规律,得到充气后的温度 kT (11-39) 式中,T为气源绝对温度K);k为绝热指数。 图11-9气罐充气 当T=T,即气源与被充气罐均为室温时 T2 (11-40) P(k-1) 充气结束后,由于气罐壁散热,使罐内气体温度下降至室温,压力也随之下降,降低后的压力值为 p=p2(T1/T2) (11-41) 气罐充气到气源压力时,所需时间为 (p1/p,)]r z=5.217x103p kAY /翌 (11-43 式中,p为气源绝对压力MPa):p1为气罐内初始绝对压力(MPa):τ为充气与放气的时间常数(s);V 为气罐容积①L);A为有效截面积(mm)。 图11-10所示为气罐充气时的压力-时间特性曲线 8 充气结束 0.757r 大气压 时间s 图11-10充气时压力时间特性曲线 2.放气温度与时间的计算 如图11-11所示,气罐内气体初始压力为p,温度为室温T,气罐中的气体通过小孔向外放气 经绝热快速放气后,压力降到p2,放气后温度为 T = T P P1
充气过程进行较快，热量来不及通过气罐与外界交换，这种充气过程称为绝热充气。图 11-9 所示 为气罐的充气过程。 气罐充气时，气罐内压力从 p1 升高到 p2，气罐内温度由原 来的室温 T1 升高到 T2。根据能量守恒规律，得到充气后的温度 为 式中，Ts 为气源绝对温度(K)；k 为绝热指数。 当 Ts= T1，即气源与被充气罐均为室温时， 充气结束后，由于气罐壁散热，使罐内气体温度下降至室温，压力也随之下降，降低后的压力值为 气罐充气到气源压力时，所需时间为 式中，ps 为气源绝对压力(MPa)；p1 为气罐内初始绝对压力(MPa)；τ为充气与放气的时间常数(s)；V 为气罐容积(L)；A 为有效截面积(mm 2 )。 图 11—10 所示为气罐充气时的压力-时间特性曲线。 2．放气温度与时间的计算 如图 11—11 所示，气罐内气体初始压力为 p1，温度为室温 T1，气罐中的气体通过小孔向外放气。 经绝热快速放气后，压力降到 p2，放气后温度为
放气至p时立即关闭气阀,停止放气,气罐内温度上升到室温,此时气罐内压力将上升到p: p=P2(T1/T2) (11-45) 式中,p为关闭气阀后罐内气体达到稳定状态时的绝对压力(Pa);p2为刚关闭气阀时气罐内的绝对压力 气罐放气终了所需时间为 2k (k-1)/(2k) (k-1)k +0.945 (11-46) 式中,p为初始绝对压力(大气压力)(Ma):p为临界压力,一般取p=0.192MPa(绝对压力):τ为时 间常数,由式(11-43)决定 图11-12所示为气罐放气时的压力时间特性曲线。 品R田灰 0945/A 0.101 P 0.101 (大气压 放气结束 时间 图11-11气罐放气示意图 图11-12放气时压力时间特性曲线 8.3课堂小结 1、气压传动是以压缩空气为工作介质来传递动力和控制信号,控制和驱动各种机械和设备,以实 现生产过程机械化、自动化 2、气压传动系统由气压发生装置、执行元件、控制元件、辅助元件组成,用空气作为工作介质; 气体的各种状态参数直接影响气压传动系统的工作状态。 84布置作业或思考题 1、什么是气压传动?其工作原理? 2、与机械传动、电气传动及液压传动相比,气压传动有哪些优缺点? 3、气压传动系统由哪几部分组成?各在系统中起什么作用? 4、气体在气压传动系统中,遵循哪些规律? 8.5课后分析 学生对气压系统的构成及原理理解有些困难,在今后的所涉及到工程实例结合起来讲,效果要好些
放气至 p2 时立即关闭气阀，停止放气，气罐内温度上升到室温，此时气罐内压力将上升到 p： (11-45) 式中，p 为关闭气阀后罐内气体达到稳定状态时的绝对压力(Pa)；p2 为刚关闭气阀时气罐内的绝对压力 (Pa)。 气罐放气终了所需时间为 (11-46) 式中，p1 为初始绝对压力(大气压力)(MPa)；p*为临界压力，一般取 p*=0．192MPa(绝对压力)；τ为时 间常数，由式(11—43)决定。 图 11-12 所示为气罐放气时的压力-时间特性曲线。 8.3 课堂小结 1、气压传动是以压缩空气为工作介质来传递动力和控制信号，控制和驱动各种机械和设备，以实 现生产过程机械化、自动化； 2、气压传动系统由气压发生装置、执行元件、控制元件、辅助元件组成，用空气作为工作介质； 3、气体的各种状态参数直接影响气压传动系统的工作状态。 8.4 布置作业或思考题 1、什么是气压传动？其工作原理？ 2、与机械传动、电气传动及液压传动相比，气压传动有哪些优缺点？ 3、气压传动系统由哪几部分组成？各在系统中起什么作用？ 4、气体在气压传动系统中，遵循哪些规律？ 8.5 课后分析 学生对气压系统的构成及原理理解有些困难，在今后的所涉及到工程实例结合起来讲，效果要好些
第二讲 1、授课日期、班级 2、课题 气源装置、辅助元件和控制元件 3、教学目的要求 掌握气源装置的组成及作用;了解过滤器、油雾器、消声器等辅助元件的工作原理; 掌握方向、压力、流量控制阀的工作原理及在气压系统中的作用、职能符号;掌握气动逻 辑元件工作原理及逻辑运算 4、教学内容要点 气源装置的组成及作用;过滤器、油雾器、消声器等辅助元件的工作原理方向、压力 流量控制阀的工作原理及在气压系统中的作用、职能符号;气动逻辑元件工作原理及逻辑 运算 5、重点 气源装置的组成及作用;流量控制阀的工作原理及在气压系统中的作用、职能符号 气动逻辑元件工作原理及逻辑运算。 6、教学方法和手段 课堂教学为主,充分利用网络课程中的多媒体素材来表示抽象概念。 7、主要参考书目和资料 8、课堂教学 8.1复习提问 气压传动系统由哪几部分组成?各在系统中起什么作用? 8.2讲授新课 气源装置:为气动系统提供满足一定质量要求的压缩空气,它是气压传动系统的重要组成部分 由空气压缩机产生的压缩空气,必须经过降温、净化、减压、稳压等一系列处理后,才能供给控制元件 和执行元件使用 12-1气源装置 、对压缩空气的要求
第二讲 1、授课日期、班级 2、课题 气源装置、辅助元件和控制元件 3、教学目的要求 掌握气源装置的组成及作用；了解过滤器、油雾器、消声器等辅助元件的工作原理； 掌握方向、压力、流量控制阀的工作原理及在气压系统中的作用、职能符号；掌握气动逻 辑元件工作原理及逻辑运算。 4、教学内容要点 气源装置的组成及作用；过滤器、油雾器、消声器等辅助元件的工作原理方向、压力、 流量控制阀的工作原理及在气压系统中的作用、职能符号；气动逻辑元件工作原理及逻辑 运算。 5、重点 气源装置的组成及作用；流量控制阀的工作原理及在气压系统中的作用、职能符号； 气动逻辑元件工作原理及逻辑运算。 6、教学方法和手段 课堂教学为主，充分利用网络课程中的多媒体素材来表示抽象概念。 7、主要参考书目和资料 8、课堂教学 8.1 复习提问 气压传动系统由哪几部分组成？各在系统中起什么作用？ 8.2 讲授新课 气源装置：为气动系统提供满足一定质量要求的压缩空气，它是气压传动系统的重要组成部分。 由空气压缩机产生的压缩空气，必须经过降温、净化、减压、稳压等一系列处理后，才能供给控制元件 和执行元件使用。 12-1 气源装置 一、对压缩空气的要求