气源装置及系统

第八章 气源装置及系统
第一节 概述 第二节 压缩空气 第三节 气源系统及空气净化处理
装置 第四节 压缩空气的输送
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第一节 概述
一、气动系统
气压传动是以压缩空气作为工作介质，对能量进行传 递和转换的一种传动方式。
气动系统由动力元件（气压发生装置）、执行元件 （气缸或气动马达）、辅助元件（气源处理元件）、控制 元件（控制阀）组成。
1）体积流量
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2）质量流量:
二、气体的力学性能
（4）气阻:在气动系统中，气流通过某元件时的压力降与 流量之比称该元件的气阻。 （5）气体流速 1）声速:声音在空气中的传播速度称为声速。 2）马赫数:气流速度与声速之比称为马赫数。
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三、气体状态方程 三、气体状态方程
气体的三个状态参数是压力P、温度T和体积V。气体状态方 程是描述气体处于某一平衡状态时，这三个参数之间的关系。
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四、气体流动的基本方程 当气体流速较低时，完全使用液体的连续方程、 能量方程、动量方程三个基本方程；但当气体流速较 高时，气体的可压缩性对流体运动影响较大，不能再 使用。下面介绍高速气体流动的基本方程:压缩气体 流动的连续方程、压缩气体流动的能量方程。 1. 压缩气体流动的连续方程
根据质量守恒定律，气体在管道内作恒定流动时，单位时 间内流过管道任一通流截面的气体质量都相等，即可压缩气体 的流量方程如下：
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一、空气
（4）空气湿度 湿空气所含水蒸气程度用空气湿度和含湿 量来表示，含湿量是指在含有质量湿空气 中所混合的水蒸气的质量，称为该湿空气 的质量含湿量。空气湿度是指在1m3体积 湿空气中所混合的水蒸气的质量，称为该 湿空气空气湿度，表示方法分为绝对湿度 和相对湿度。
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一、空气
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一、空气
空气的运动粘度与温度的关系（压力0.1013MPa）
t / oc0
20 40
60
80
10 0
v/(104m12033•. s051.)71
0. 17 6
0.1 96
0.2 10
0.2 38
（4）空气湿度：通常把空气分为湿空气与干空气两类，含有水 蒸气的空气称为湿空气，不含有水蒸气的空气称为干空气。
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一、空气
2. 空气的性质
（2）压缩性和膨胀性。一般把气体体积随压力增 大而减小的性质称为压缩性；气体体积随温度升高 而增大的性质称为膨胀性。气体的压缩性和膨胀性 远大于液体的压缩性，计算时应考虑。
（3）粘度。空气的粘度受温度的影响较大，受压 力影响甚微，可忽略不计。空气的运动粘度随温 度变化的关系见表9-2 。
（6）空气的压力:指其各组成气体分压力之和。 分压力是指这种气体在相同温度下，单独占 空气总容积时所的压力。
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第二节 压缩空气 二、气体的力学性能 (1) 理想气体:无粘性的气体称为理想气体。 (2) 实际气体:有粘性的气体称为实际气体。 (3) 流量:常有体积流量q V 和质量流量q m 。
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三、气体状态方程
例9-1：由空气压缩机往储气罐内充入压缩空气，使罐内压力由P1=0.1 MPa(绝对压力)升到P2=0.25 MPa(绝对压力)，气罐温度从室温T1=15°C升到 T2，充气结束后，气罐温度又逐渐降至室温，此时罐内压力为P2’，求P2’ 和 T2 各为多少。已知气源温度也为15℃。
b b
3）相对湿度：在同一温度和压力下，湿空气的绝对 湿度和饱和绝对来自百度文库度之比称为该湿空气在此温度和 压力下的相对湿度。
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（5）空气露点:在保持压力不变的温度下，降 低未饱和湿空气的温度，使其达到饱和状态 时的温度称为露点。即湿空气冷却到露点温 度以下，就会有水滴析出。实践中采用降温 法去除湿空气中的水分即是根据这个原理。
1）绝对湿度：1m3湿空气中所含水蒸气的质量称为 绝对湿度，也就是湿空气中水蒸气的密度。单位为： kg/m3。
2）饱和绝对湿度：空气中水蒸气的含量是有极限的。 在一定的温度和压力下，空气中所含水蒸气达到最 大极限时，这时的湿空气称为饱和湿空气。在一定 温度下，1 m3的饱和湿空气中，所含水蒸气的质 量称为饱和湿空气的绝对湿度，用表示， 即
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工作原理
通过气压发生装置将原动机输出的机械能转变为空气的压 力能，利用管路、各种控制阀及辅助元件将压力能传送到执行 元件，再转换成机械能，从而完成直线运动或回转运动，并对 外做功。
气动系统工作原理图
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二、 气动技术的应用准则
• 自动化实现的主要方式有：机械方式、电气方式、液压 方式和气动方式等。 • 任何一种方式都不是万能的：在对实际生产设备、生产 线进行自动化设计和改造时，必须对各种技术进行比较， 扬长避短，选出最适合的方式、或几种方式的组合，以使 设备更简单、更经济，工作更可靠、更安全。 • 气压传动与控制广泛应用于工业领域各部门：气动系统 掌握容易，结构简单，操作方便，整个系统的可靠性和安 全性较好，系统维护保养较容易。
1. 理想气体的状态方程
一定质量的理想气体在状态变化的某一稳定瞬时，有以下 气体状态方程成立：
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三、气体状态方程 2. 理想气体的状态变化过程
1）等容过程：
2）等压过程：
3）等温过程： 4）绝热过程：
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三、气体状态方程 2. 理想气体的状态变化过程
或
式中 k——绝热指数；对干空气k取1.4，对饱和蒸气k取1.3。
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气压传动控制与其它控制方式的性能比较
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第二节 压缩空气
压缩空气的作用：在气动系统中，压缩空气是传递信号和动 力的工作介质，它通过控制元件控制执行机构，以实现动作。
一、空气
1. 空气的组成
空气的组成
（地表附近）
成分
体积分数 （%）
氮(N2） 78.03
氧(O2） 20.95
氩（Ar）
二氧化碳 (CO2）
0.932 0.03
其他 0.078
质量分数 （%）
75.50
23.10 1.28
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0.045
0.075
一、空气
2. 空气的性质 (1）密度:单位体积内所含气体的质量称为密度， 用ρ表示，单位为kg/m3。
m
V 式中 m——空气的质量，单位为kg；
V——空气的体积，单位为m3。