氣壓傳動與控制的工作介質(zhì)(壓縮空氣)(控制元件)

氣壓傳動與控制的工作介質(zhì)(壓縮空氣)(控制元件)氣壓傳動與控制的工作介質(zhì)是壓縮空氣，壓縮空氣是空氣壓縮機吸入的大氣經(jīng)壓縮而產(chǎn)生的?？諝獾男再|(zhì)和壓縮空氣質(zhì)量對氣動系統(tǒng)工作的可靠性和穩(wěn)定性影響極大，空氣的性質(zhì)主要包括空氣的物理性質(zhì)、空氣的熱力學(xué)性質(zhì)及壓縮空氣的流動特性等，壓縮空氣質(zhì)量是指雜質(zhì)的含量。下面介紹空氣的物理性質(zhì)和氣源的凈化處理。

2.

1空氣的物理性質(zhì)

2.1.1空氣的組成在空氣的組成中，氮和氧是比例最大的兩種氣體，其次是氬和二氧化碳，還包括氖、氦、氪、氙等其他氣體以及水蒸氣和沙土等細(xì)小顆粒。組成成分的比例與空氣所處的狀態(tài)和位置有關(guān)，例如位于地表的空氣和高空的空氣有差別，但在距離地表20km以內(nèi)，其組成可以看成均一不變。表2-1列出了在基準(zhǔn)狀態(tài)（0℃表2-1

干空氣的組成成分比例空氣的主要組成氮（N2）氧（O2）氬（Ar）二氧化碳（CO2）體積分?jǐn)?shù)%78.0920.950.930.03

在空氣有污染的情況下。其中還含有二氧化硫、亞硝酸、碳?xì)浠衔锏任镔|(zhì)。一般因為空氣的縱成中比例最大的氮氣具有穩(wěn)定性，不會自燃。所以.空氣作為工作介質(zhì)在易燃、易爆場所。但利用空氣作為介質(zhì)時必須了解當(dāng)?shù)乜諝獾膶嶋H組成成分。根據(jù)空氣中是否含有水蒸氣成分，可以將空氣分為干空氣和濕空氣。其中，完全不含有水蒸氣的空氣稱為干空氣，氣壓傳動中以干空氣作為工作介質(zhì)。含有水蒸氣的空氣稱為濕空氣，濕空氣中含有的水蒸氣越多，則濕空氣越潮濕。在一定的溫度和壓力條件下，如果濕空氣中含有的水蒸氣達到最大值，濕空氣稱為泡和濕氣。

2.1.2

空氣的密度和比容

(1)空氣的密度單位體積空氣的質(zhì)量及重量，分別稱為空氣的密度及重度，氣體密度與氣體壓力和溫度有關(guān)，壓力增加，密度增加；而溫度上升，密度減少。在基準(zhǔn)狀態(tài)下，干空氣的密度為1.293kg/m3，在

2.1.4

空氣的黏性

氣體在流動過程中產(chǎn)生內(nèi)摩擦阻力的性質(zhì)叫做氣體的黏性，用黏度表示其大小。

氣體常用的黏度單位有兩種，即動力黏度μ和運動豁度v。動力黏度以液體流動時生內(nèi)摩擦力的大小來表示的黏度，它的單位是Pa·s(帕·秒)；運動黏度的定義是動力黏度與氣體密度之比，它的單位是m2/s(米2/秒)或mm2/s<毫米2/秒)。

壓力對空氣黏度的影響甚微，通常可忽略不計。因此可以認(rèn)為空氣的黏度只隨溫度的變化而變化，并且隨溫度的升高略有增加。黏度隨溫度的變化關(guān)系見表2-2.

2.1.5

空氣的壓縮性和膨脹性

空氣的體積是易變的，它隨壓力和溫度的變化而變化。與液體和固體相比，氣體具有明顯的壓縮性和膨脹性，例如在壓力不變、溫度變化1℃時，空氣體積變化1/273，而水體積僅變化1/20000，空氣體積易變的能力是水的73倍。氣體與液體體積變化如此懸殊，主要原因在于氣體分子間的距離是分子直徑的9

2.1.6

空氣的濕度和含濕量

通過學(xué)習(xí)已經(jīng)知道含有水蒸氣的空氣稱為濕空氣。由于濕空氣中的水分對氣動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和壽命有很大影響，因此對空氣中的含水量應(yīng)進行限定，氣動系統(tǒng)也常采取必要的措施防止水分的進入?？諝獾母蓾癯潭?、含水量的多少，常用濕度和含濕量來表示。（1）絕對濕度和飽和絕對濕度單位體積的濕空氣所含水蒸氣的質(zhì)量稱為濕空氣的絕對濕度，用x表示，即

x==ρs

(2-4)式中x——絕對濕度，kg/m3；

ms——濕空氣中水蒸氣的質(zhì)量，kg；

V—濕空氣的體積，m3；

ρs—水蒸氣的密度，kg/m3。

當(dāng)濕空氣中水蒸氣的分壓力達到該濕度下水蒸氣的飽和壓力時，其絕對濕度稱為飽和絕對濕度，用xb表示，即

式中xb—飽和絕對濕度，kg/ms；

pb—飽和濕空氣中水蒸氣的分壓力，Pa；

Rs—水蒸氣的氣體常數(shù)，Rs=462.

05J/（kg·K）；

Pb—飽和濕空氣中水蒸氣密度，kg/m3

。其他符號意義同式(2-4)

。

(2)相對濕度

在一定溫度下，絕對濕度與絕對飽和濕度之比，或濕空氣中水蒸氣分壓力與飽和水蒸氣壓力的比值，稱為在該溫度下的相對濕度，用ф表示，即

Ф=×100%=×100%

(2-6)

相對濕度反映了空氣繼續(xù)吸收水分的能力。Ф值越小，濕空氣吸收水蒸氣的能力越強;Ф值越大，濕空氣吸收水分的能力越弱。相對濕度一般用百分比表示。

空氣絕對干燥時，ps=0，Ф=0;濕空氣達到飽和時，ps=pb,Ф=100%?？梢姡吨翟?~100%之間變化，Ф在60%~70%時，是人體感覺舒適的濕度。氣動系統(tǒng)中，工作介質(zhì)適用的相對濕度不得超過90%。當(dāng)然，空氣相對濕度越低越好。

(3)含濕量

濕空氣含量可用每千克質(zhì)量的干空氣中所混合的水蒸氣質(zhì)量表示，稱為質(zhì)量含濕量，即

D=

(2-7)式中d—含濕量；ms一水蒸氣的質(zhì)量，kg；mg一干空氣的質(zhì)量，kg。含濕量也可用單位體積干空氣中混合的水蒸氣的質(zhì)量來表示，稱為容積含濕量，以d'表示，即

(2-8)

d'===dρg

式中d'—容積含濕量，kg/m3;

ρg—干空氣的密度，kg/m3;

Vg—干空氣體積，m3

其他符號意義同式((2-7)。

(4)露點

空氣中的飽和含濕量隨溫度變化而變化。當(dāng)氣溫下降時，飽和含濕量下降;氣溫上升時，飽和含濕量增加。未飽和空氣，保持水蒸氣壓力不變而降低溫度，使之達到飽和狀態(tài)時的溫度叫做露點。溫度降至露點溫度以下，濕空氣便有水滴析出。如果減少進人氣動設(shè)備中空氣的水分，必須降低空氣的濕度。氣動系統(tǒng)中采用的清除濕空氣中水分的降溫法就是利用此原理。

在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下，飽和空氣中水蒸氣分壓力pb、飽和絕對