压缩气体和液化气体

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化学危险品的分类及主要特性-压缩气体和液化气体这类化学品系指压缩、液化或加压溶解的气体,并应符合下述两种情况之一者:

①临界温度低于50℃时,其蒸气压力大于294kPa的压缩或液化气体。

②温度在21.1℃时,气体的绝对压力大于275kPa,在54.4℃时,气体的绝对压力大于715kPa的压缩气体;在37.8℃时,雷德蒸气压力大于275kPa的液化气体或加压溶解的气体。

压缩气体是经过加压或降低温度,使气体分子间的距离大大缩小而被压入钢瓶中并始终保持为气体状态的气体。而液化气体则是对压缩气体继续加压、降温,使之转化成液态。按气体的性质液化气体又分为:

(1)易燃气体极易燃烧,也有一定毒性的气体,如氢气、甲烷、乙炔、丙烯、丁二烯等。

(2)不燃气体本身不燃烧,但有助燃作用,一般无毒,容易使人产生窒息的气体,如氮、氧、氦、氖、氩、二氧化碳等气体。

(3)有毒气体毒性极强,易引起中毒,甚至死亡的气体,如氯气、光气、二氧化硫、氰化物、氟化氢、硫化氢等。

压缩气体和液化气体的主要特性如下:

(1)可压缩性一定量的气体在温度不变时,所加的压力越大其体积就会变得越小,若继续加压气体会压缩成液态。气体通常以压缩或液化状态储于钢瓶中,不同的气体液化时所需的压力、温度亦不同。临界温度高于常温的气体,用单纯的缩方法会使其液化,如氯气、氨气、二氧化硫等。而临界温度低于常温的气体,就必须在加压的同时使温度降至临界温度以下才能使其液化,如氢气、氧气、一氧化碳等。这类气体难以液化,在常温下,无论加多大压力仍是以气态形式存在,因此人们将此类气体又称为永久性气体。其难以压缩和液化的程度是与气体的分子间引力、结构、分子热运动能量有关。

(2)膨胀性气体在光照或受热后,温度升高,分子间的热运动加剧,体积增大,若在一定密闭容器内,气体受热的温度超高,其膨胀后形成的压力越大。一般压缩气体和液化气体都盛装在密闭的容器内,如果受高温、日晒,气体极易膨胀产生很大的压力。当压力超过容器的耐压强度时就会造成爆炸事故。

流体力学 气体的一元流动

第8章 气体的一元流动 一、 学习的目的和任务 1.掌握可压缩气体的伯努利方程 2.理解声速和马赫数这两个概念 3.掌握一元气体的流动特性,能分析流速、流通面积、压强和马赫数等参数的相互关系 4.掌握气体在两种不同的热力管道(等温过程和绝热过程)的流动特性。 二、 重点、难点 1.重点: 声速、马赫数、可压气体的伯努利方程、等温管道流动、绝热管道流动 2.难点: 声速的导出、管道流动参数的计算 由于气体的可压缩性很大,尤其是在高速流动的过程中,不但压强会变化,密度也会显著地变化。这和前面研究液体的章节中,视密度为常数有很大的不同。 气体动力学研究又称可压缩流体动力学,研究可压缩性流体的运动规律及其应用。其在航天航空中有广泛的应用,随着研究技术的日益成熟,气体动力学在其它领域也有相应的应用。本章将简要介绍气体的一元流动。 8.1 气体的伯努利方程 在气体流动速度不太快的情况下,其压力变化不大,则气体各点的密度变化也不大,因此可把其密度视为常数,即把气体看成是不可压缩流体。这和第四章研究理想不可压缩流体相似,所以理想流体伯努利方程完全适用,即 22 1122 1222p u p u z z g g g g ρρ++=++ (8.1-1) 上式中12,p p ——流体气体两点的压强; 12,u u ——流动气体两点的平均流速 在气体动力学中,常以g ρ乘以上式(8.1-1)后气体伯努利方程的各项表示称压强的

形式,即 2 212 11222 2 u u p gz p gz ρρρρ++ =++ (8.1-2) 由于气体的密度一般都很小,在大多数情况下1gz ρ和2gz ρ很相近,故上式(8.1-2)就可以表示为 2 212 122 2 u u p p ρρ+ =+ (8.1-3) 前面已经提到,气体压缩性很大,在流动速度较快时,气体各点压强和密度都有很大的变化,式(8.1-3)就不能适用了。必须综合考虑热力学等知识,重新导出可压缩流体的伯努利方程,推导如下。 如图8-1所示,设一维稳定流动的气体,在上面任取一段微小长度ds ,两边气流断面1、2的断面面积、流速、压强、密度和温度分别为A 、u 、p 、ρ、T ;A dA +、 u du +、p dp +、d ρρ+、T dT +。 取流段1-2作为自由体,在时间dt 内,这段自由体所作的功为 ()()()W pAudt p dp A dA u du dt =-+++ (8.1-4) 根据恒流源的连续性方程式,有uA C ρ=(常数),所以上式(8.1-4)可写成 ()p p dp p p dp W Cdt Cdt Cdt d d ρ ρρρρρ ++= - =-++ 由于在微元内,可认为ρ和d ρρ+很相近,则上式可化简为 图8-1 ds 微元流段

压缩空气的应用

压缩空气的应用 气体的压缩有一个基本目的,即以高于原来压力的压力传送气体。原来的压力水平可能高低不等,从非常低的绝对压力(千分之几公斤)直到几千公斤;压力从几克到几千公斤;而传输的气量从几立方米/分直到几十万立方米/分。 压缩的具体目的有各种各样: 1.在驱动气动工具的压缩空气系统中传递功率; 2.为燃烧提供空气; 3.在天然气管道和城市煤气分配系统中输送和分配气体; 4.驱动生产线自动化设备的气缸及电磁阀; 5.用于涂装线的涂装设备; 6.出于多种目的制造和维持一个比原来高的压力水平,办法是将漏入或流入该系统的气体 或原来就存在的杂气排出系统。 7.用于饮料厂的吹瓶设备; 8.用在气体搅拌的设备; 9.提供空分设备的空气气源,如PSA变压吸附制氮机; 压缩方法 压缩气体的办法有4种: 2种是断续气流法,另2种是连续气流法(这是说明性的分类术语,而不是按热力学或功能分类)。这些方法要: 1.将一定量的连续气体截留于某种容器内,减小其体积从而使压力升高,然后将压缩气体推出容器。 2.将一定量的连续气体截留于某种容器内,把气体带到排气口但不改变其体积,通过排气系统的逆流来压缩气体,然后将压缩空气推出容器。 3.通过快速旋转的转子的机械运动来压缩气体。转子把速度和压力传给流动的气体(在固定的扩压器或挡板上速度进一步转化为压力)。 4.将气体送入同种或另一种气体(通常是,但不一定是蒸汽)的高速喷嘴里,并在扩压器上将混合气体的高速度转化为压力。 采用方法1和2的压缩机属于断续气流类,称为变容压缩机;采用方法3的称为速度型压缩机;采用方法4的称为喷射压缩机,其进气压力一般低于大气压力。 压缩机的种类和特点 下面是各种压缩机的定义。凸轮式,膜片式和扩散泵等压缩机没有列入其中,是因为它们用途特殊而尺寸相对较小。 容积式压缩机--是将一定量的连续气流限制于一个封闭的空间里,使压力升高。 往复式压缩机--是容积式压缩机,其压缩组件是一个活塞,在气缸内作往复运动。 回转式压缩机--是容积式压缩机,压缩是由旋转组件的强制运动实现的。 滑片式压缩机--是回转式变容压缩机,其轴向滑片在同圆柱缸体偏心的转子上作径向滑动。截留于滑片之间的空气被压缩后排出。 液体-活塞式压缩机--是回转容积式压缩机,在其中水或其它液体当作活塞来压缩气体,然后将气体排出。罗茨双转子式压缩机--属回转容积式压缩机,在其中两个罗茨转子互相啮合从而将气体截住,并将其从进气口送到排气口。没有内部压缩。 螺杆压缩机--是回转容积式压缩机,在其中两个带有螺旋型齿轮的转子相互啮合,从而将气体压缩并排出。速度型压缩机--是回转式连续气流压缩机,在其中高速旋转的叶片使通过它的气体加速,从而将速度能转化为压力。这种转化部分发生在旋转叶片上,部分发生在固定的扩压器或回流器挡板上。 离心式压缩机--属速度型压缩机,在其中有一个或多个旋转叶轮(叶片通常在侧面)使气体加速。主气流

流体力学课后答案解析第九章一元气体动力学基础

一元气体动力学基础 1.若要求22 v p ρ?小于0.05时,对20℃空气限定速度是多少? 解:根据2 20v P ρ?=42 M 知 4 2 M < 0.05?M<0.45,s m kRT C /3432932874.1=??== s m MC v /15334345.0=?== 即对20℃ 空气限定速度为v <153m/s ,可按不压缩处理。 2.有一收缩型喷嘴,已知p 1=140kPa (abs ),p 2=100kPa (abs ),v 1=80m/s ,T 1=293K ,求2-2断面上的速度v 2。 解:因速度较高,气流来不及与外界进行热量交换,且当忽略能量损失时,可按等熵流动 处理,应用结果:2v =2121)(2010v T T +-,其中T 1=293K 1ρ=1 1RT p =1.66kg/m 3. k P P 11 212)(ρρ==1.31kg/m 3. T 2=R P 22ρ=266 K 解得:2v =242m/s 3.某一绝热气流的马赫数M =0.8,并已知其滞止压力p 0=5×98100N/m 2,温度t 0=20℃,试求滞止音速c 0,当地音速c ,气流速度v 和气流绝对压强p 各为多少? 解:T 0=273+20=293K ,C 0=0KRT =343m/s 根据 202 11M K T T -+=知 T=260 K ,s m kRT C /323==,s m MC v /4.258== 100-??? ??=k k T T p p 解得:2/9810028.3m N p ?= 4.有一台风机进口的空气速度为v 1,温度为T 1,出口空气压力为p 2,温度为T 2,出口断面面积为A 2,若输入风机的轴功率为N ,试求风机质量流量G (空气定压比热为c p )。 解:由工程热力学知识:

压缩气体的应用

第六章 D 压缩气体的应用 一、教学任务分析 “压缩气体的应用”这节是这一章《分子和气体定律》的最后一节的内容,是在学习了气体的两条实验定律——玻意耳定律和查理定律后,应用两条气体的实验定律解释实际生活中的具体问题。 学习本节的知识需理解气体的两条实验定律,即玻意耳定律和查理定律,理解气体的体积和温度发生变化时,气体的压强会随之发生变化。一定质量的气体,在温度一定时,减小气体的体积可以增加气体的压强;在体积一定时,升高温度可以增加气体的压强。 本节教学中,首先通过一些生活中具体的实例引入压缩气体的概念,然后,让学生动手实验——“扁平塑料瓶实验”,明白一定质量的气体,保持温度不变并减小其体积,就可以获得压缩气体。通过对气体实验定律的复习,知道一定质量的气体,当体积不变时,通过升高温度的方法也可以获得压缩气体。然后,再运用这一知识解释大客车车门开关结构和宇航员的宇航服问题,以及解释高压锅的问题。并指导学生动手制作沉浮子,体会和解释潜水艇的工作原理。 本节教学中,从对压缩气体的实际运用,感悟科学、技术和社会发展之间的关系,体会从生活到物理,再从物理到生活的物理思想方法。 二、教学目标: 1、知识与技能: (1)知道压缩气体,知道压缩气体在实际生活中有着非常广泛的应用。 (2)知道获得压缩气体的两种方式:保持一定质量的气体温度不变,减小气体的体积;保持一定质量的气体体积不变,升高温度,以获得压缩气体。 2、过程与方法: (1)通过对“扁平塑料瓶实验”的分析和研究,明白一定质量的气体,如果温度不变,减小气体的体积就能获得压缩气体。 (2)通过气体实验定律的复习,明白一定质量气体,如果体积不变,升高气体的温度就能获得压缩气体。 (3)运用所学的气体实验定律,通过学生间的交流与讨论,分析并解释大客车车门的开关结构、宇航员的宇航服和沉浮子等生活实际现象中的物理原理。 3、情感、态度与价值观: (1)通过了解压缩气体在生活中非常普遍的运用,感悟科学、技术与社会发展之间的关系。 (2)通过对生活实际中压缩气体的应用实例的分析和讨论,激发学习兴趣,体会从生活到物理,再从物理到生活的思想方法。

压缩气体应用

压缩气体的应用 一、教学目标: 1、知识与技能: (1)对于本章节知识点进行系统性复习。 (2)知道压缩气体,知道压缩气体在实际生活中有着非常广泛的应用。 (3)学习克拉帕龙方程,初步接受能量守恒的概念 2、过程与方法: (1)小实验及应用的观察解释 (2)理论推导及概念总结 (3)相似模型的构建联系 3、情感、态度与价值观: (1)通过了解压缩气体在生活中非常普遍的运用,感悟科学、技术与社会发展之间的关系。 (2)通过对生活实际中压缩气体的应用实例的分析和讨论,激发学习兴趣,体会从生活到物理,再从物理到生活的思想方法。 二、教学重点和难点: 重点: (1)气体规律的复习,并推得克拉帕龙方程。 (2)了解压缩气体在实际生活中的应用,并能运用所学的知识解释这些现象。 (3)能量守恒初步。 难点:综合应用气体的实验定律来解释生活实际中的压缩气体的应用问题。 克拉帕龙方程的理解 三、教学设计 1、知识点总结复习 (1)分子热运动 三句话浓缩成三个词:大量,盲动,有力 (2)气体状态参量及变化关系 压强,体积,温度,及三个公式关系 2、压缩气体的定义及制备

(1)压缩气体的定义 (2)由P/T=C得,一定质量气体,维持体积不变,升高温度,可以获得压缩气体。 a.讲解高压锅、手雷爆炸 【视频1:手雷】 (3)由PV=C得,一定质量气体,维持温度不变,减小体积,可以获得压缩气体。 a.用矿泉水瓶做演示实验,瓶盖被弹出 b.气筒举例 学生思考并拓展: (4)一定质量气体,同时升高温度,减小体积,可以获得压缩气体。 (5)维持气体体积,增大气体的量,同样可以获得压缩气体。 a.(学生讨论拓展) b.(公交车门讲解) c.(建立“增加空气的量”与“减小空气体积”直接的联系:局部空气量的增加,即总体上的体积减小,引出克拉帕龙方程) 3、气体压缩在生活中的应用 (1)压缩气体方便储存运输 (让学生计算气罐内气体,标况下体积,质量) (2)压缩气体可以对外做功 a、子弹,鱼雷发射原理讲解 【视频2:子弹,能量是十分巨大的】 b、潜艇的沉浮原理讲解(沉浮子) c、压缩气体与压缩弹簧类比(公交车车门,足球) d、压缩空气动力车 Question:请学生设计发动机,即压缩空气如何驱动车子 【视频:发动机】 Question:气体对外做功后,它的温度会怎么变化? (气体对外做功是需要能量的,消耗的能量即它的内能,温度下降。强调能 量守恒,让学生习惯从能量角度思考问题) (同时学生也便能理解“硝化棉”的实验,外力对空气做功,导致气体温度 上升) (3)压缩气体控温 a、高压锅 (4)气压对于人类生存的重要意义 a、宇航服

D压缩气体的应用

第六章分子和气体定律 本章学习提要 1.分子动理论,分子速率的统计规律性。 2.描述气体状态的物理量,玻意耳定律、查理定律。 3.压缩气体在生活中的实际应用。 本章的学习重点是热运动概念和气体实验定律,本章的难点是气体压强变化的判断以及气体实验定律的图像描述和实际应用。学习中不仅要知道分子动理论和气体的实验定律,也要学会通过实验探究得到气体的实验定律,知道研究微观粒子性质的方法和途径,初步建立用统计学的方法研究分子运动规律的思想。通过学习列举的一些压缩气体在生活中的实际应用,感悟科学、技术与社会的关系。 第六章A 分子阿伏伽德罗常数 一、学习要求 知道物体是由大量分子组成的,知道阿伏加德罗常数是连接宏观与微观的一个重要常数。知道分子动能和分子势能及物体的内能的定义。知道热现象是大量分子热运动统计平均的结果。要求学会利用单层分子形成的油膜估测分子的大小,通过估测分子大小的实验探究,认识间接测量的方法,感悟统计思想方法在科学研究中的重要意义。 二、要点辨析 1.分子动理论主要内容 分子动理论包含三个基本内容:物体是由大量分子组成的;分子在做无规则的热运动;分子间存在相互作用力。正是由于组成物质分子的体积和质量都非常微小,而宏观物体是由大量分子组成的,所以阿伏加德罗常数成了连接宏观与微观的一个重要桥梁。组成物体的分子在做永不停息的无规则运动,温度越高,分子的元规则运动越剧烈。分子间存在着相互作用力。当分子间的距离较大(如气体)时,这种相互作用近似为零,可以忽略。 2.统计的方法和观点 统计的方法和观点实际上是一种系统的方法和观点。由于宏观物体是由大量分子组成的,构成一个非常复杂的系统。比如一杯水就是由无数的水分子组成的,从微观角度看每一

压缩空气应用

压缩空气应用 压缩空气是一种重要的动力源,是仅次于电力的第二大能源。压缩空气输送比较方便,不怕超负荷运行,没有特殊的有害性能,没有起火的危险,地面上到处都有,取之不尽。大气中的空气常压是0.1MPa,空气经过空气压缩机加压后达到理想的压力。下图为压缩空气的产 生流程 1.空气过滤器 2.空气压缩机 3.后冷却器 4.油水分离器 5.储气罐 6.空气干燥器 7.空气精过滤器 8.储气罐 当大气中的空气进入空气压缩机进口时,空气中的粉尘、杂质也一并进入空气压缩机内,因此需要在压缩机进口安装过滤器,尽可能减少避免空压机压缩气缸受到磨损。经过空压机后的空气温度可达到140~180℃并伴有水分及油分,后面必须对空气进行油水分离、过滤、干燥等处理。 储气罐的作用介绍;储气罐为了消除活塞式空气压缩机排出气流脉动同时稳定压缩空气气源系统管道中的压力及缓解供需压缩空气的流量。此外进一步冷却压缩空气,分离压缩空气中所含油分和水分。 工业用气的压力通常不会超过1MPa,可利用增压阀提供少量,局部高压空气。需要增压阀的场合包括; 1.气路中个别或部分装置需要用到高压。 2.工厂中气路压力下降,不能保证气动装置的最低使用压力时,利用增压阀提供高压 气体,以维持气动装置正常工作。 3.不能配置大口径气缸,但输出力必须保证。 4.气控式远距离操作,必须增压以弥补压力损失。 5.需要提高联动气缸的液压力。 6.希望缩短向气罐内充气至一定压力的时间。 压缩空气系统运行中,设备压力太低的状况下原因查找方法总结: 1.分配管网的设计不当,或压缩机容量不够。 2.气路管道过细。 3.泄漏率大。 4.过滤器被堵塞了。

fluent模拟可压缩气体

本人所使用的解决fluent可压缩气体三维内部流场模拟的方法已有3人参与 ★ 小木虫: 金币+1, 奖励一下, 谢谢提供资源 fluent书中关于可压缩流体外部流场的模拟的例子很多,而可压缩流体三维内部流场的模拟的例子却很少。我开始接触可压缩流体三维内部流场的模拟的时候,无从下手,在论坛上找了很多关于可压缩气体模拟问题,都不怎么详细。本人在可压缩流体三维内部流场的模拟的过程中总结了几个经验,有不正确的地方,希望高手指正,也请高手补充。 1.你所建立的模型要适当简化,这是重中之重。我在模型建立这一块花了我3个多月的时间。 2.提高网格质量:对你要观察内部流场流动的地方要进行局部加密。我是用gambit对要加密的地方先进行面网格划分(面网格尺寸小于体网格尺寸),然后对整个模型进行体网格划分。 3.模拟条件的设置:可压缩要用密度基求解器;材料设置,密度是ideal-gas,粘性系数采用sutherland公式;operating condition中将压力设置为0;courant number改小点,一般为1左右。对网格进行自适应,参照《数值计算与工程仿真》专刊—FLUENT HELP 算例精选中文版,这里边的算例一讲了自适应。 4.收敛问题:可压缩流体模拟如果根据Fluent 默认的收敛标准(除了能量的残差值外,当所有变量的残差值都降到低于10-3 时,就认为计算收敛),残差值在迭代计算的过程中始终无法满足收敛标准。我是根据在Flux Reports 对话框中检查流入和流出整个系统的质量,动量,能量是否守恒。如果守恒,则计算收敛。不平衡误差少于0.1%,也可以认为计算是收敛的。

工程热力学12 气体的压缩

第十二章气体的压缩 通过消耗外功来提高气体压力的设备称为压气机。压气机在工程、科学研究中具有十分广泛的用途,如动力工程中煤粉的输运和锅炉通风、制冷设备中制冷剂的压缩、风洞实验中高压气体的获得、风动工具(如公共汽车车门的开关、大型内燃机的启动),车胎打气等。 压气机分类: 通风机(<0.01MPa表压) 按压力范围鼓风机(0.01~0.3MPa表压) 压缩机(>0.3MPa表压)) 活塞式 按构造叶轮式(离心式和轴流式) 引射式 活塞式压气机是通过活塞在气缸中的往复运动来挤压气缸中的气体,从而使气体的压力提高。叶轮式压气机通过叶轮的旋转,使气体加速,并使高速气体在特定流道中(相当于扩压管)降低流速,从而提高压力。活塞式压气机和叶轮式压气机的一个显著区别是:活塞式压气机吸气与排气是间歇性的;而叶轮式压气机的压缩过程是在连续流动状态下进行的,即气体不断地流入压气机,在压气机内被压缩后,不断地被排出压气机。活塞式压气机适用于高压、排量小的场合;而轴流式压气机适用于低压、排量大的场合。 尽管压气机的种类和工作原理多种多样,但是从热力学的观点来看,压缩气体的状态变化并没有什么不同,都是接受外功使气体压缩升压的过程。

12.1 活塞式压气机的工作原理 活塞式压气机的示意图和p -v 图(又称示功图)示于图12-1中。 工作三部曲: ①在活塞式压气机的理想工作过程中,气体经过进气阀与排气阀时,不考虑在阀门处的阻力与摩擦力。当活塞自左止点向右移动时,进气阀门A 打开,气体从缸外被吸入气缸,这是吸气过程(0-1),此时,吸入气体的热力学状态不发生任何变化。②当到达右止点时,进气阀关闭,活塞在外力作用下向左回行,气缸内的气体被压缩,压力升高,这就是气体的 压缩过程(2-3),此时需要消耗外功。③当活 塞左行至某一位置时,气体的压力升高到预定压 力2p ,此时排气阀门B 开启,活塞继续左行,把气缸内的气体排到储气罐或输气管道中,直至活塞到达左止点,这是排气过程(2-3)。排气过程中,气体的状态也不发生变化。活塞由曲轴-连杆机构带动,曲轴回转一次,活塞往返一次。活塞不断往复,重复上面三个过程,这就是活塞式压气机的理想工作过程。 从上面的说明中可以看出,过程0-1与2-3仅仅是将气体吸入和排出气缸的机械输运过程,气体的状态并不发生任何变化;而只有1-2的压缩过程才是真正的热力过程。定义压缩过程中气体的终压2p 与初压1p 之比为增压比, 1 2p p = π (12-1) 图12-2(a )和12-2(b )分别是压缩过程的p -V 图和T -S 图。压气机的压缩过程可以看作多变过程(1→2n )。若压缩过程进行的很快,气体来不及和外界交换热量,则压缩过程近似于绝热压缩过程(1→2s );如果压缩过程进行得较慢,并且气缸壁得到良好的冷却,则压缩过程接近于定温压缩过程(1→2T )。 绝热压缩和定温压缩是压缩过程的两个极限情况。 因要考虑流动功,压气机耗功应以技术功计。对于可逆的压缩过程,技术功 ?-=2 1d p V W t 。对于不同的压缩过程,技术功可以通过把过程方程)(V f p =代 入上式积分来得到。绝热压缩过程、多变压缩过程和定温压缩过程所消耗的技术功分别通过式(12-2a )、(12-2b )和(12-2c )来计算

压缩空气动力应用的发展现状及展望

压缩空气动力应用的发展现状及展望 贾光政 副教授 贾光政1,2 王宣银1 吴根茂1 1.浙江大学流体传动及控制国家重点实验室,杭州,310027 2.大庆石油学院机械科学与工程学院,大庆,163318 摘要:提出压缩空气不仅可以作为工作介质,而且可以储存能量作为一 种动力源。阐述了常规气动伺服控制系统研究的现状,认为以PW M 和PC M 调制方式为主的开关伺服控制技术仍然是研究的热点。说明了气动系统节能必须重视压缩空气生产、处理、储存、分配与控制等各个环节,并需根据具 体情况采取合适的节能技术和方法。综述了高压气动系统和元件的研究概 况,指出高压化是气动系统发展的一个方向。提出绿色气动动力系统,并展望其良好的发展前景。 关键词:压缩空气;气动伺服控制;节能气动系统;高压气动系统;绿色气动动力系统中图分类号:TH138 文章编号:1004-132Ⅹ(2004)13-1190-05Viewing on Applications and Developments of the Compressed Air Pow er Jia G uangzheng Wang Xuanyin Wu G enmao 1.Zhejiang University ,Hangzhou ,3100272.Daqing Petroleum Institute ,Daqing ,163318 Abstract :C om pressed air is not only a w ork medium ,but a kind of power s ource stored pressure energy.Based on the development situations of the pneumatic serv o control technique ,the main research was als o aimed at the PW M and PC M on -off serv o control system.In energy saving pneumatic systems ,the investigations needed pay great attention to the corresponding techniques and methods according to the com pressed air production ,processing ,storing ,distributing and control units respectively.By summarized the researches and development status of high -pressure pneumatic system and its control elements ,the high pressure pneumatic technique will be a trend in the fu 2ture.According to the power properties of the com pressed air ,the green pneumatic power systems were put forward ,and its prospects were predicted as a g ood trend. K ey w ords :com pressed air ;pneumatic serv o control ;energy saving pneumatic system ;high -pressure pneu 2matic system ;green pneumatic power system 收稿日期:2003-07-04 基金项目:国家自然科学基金-福特基金资助项目(50122115) 1 气动伺服控制技术的发展现状 气动伺服控制是常规气动技术发展水平的标志,可分为气动比例伺服控制和气动开关伺服控制。气动比例伺服控制采用模拟信号控制的比例阀或伺服阀作为电-气转换元件,控制精度高、响应较快,适合于尖端技术的精密控制[1]。气动开关伺服控制采用数字信号控制的开关阀作为电-气转换元件,制造成本相对较低,对工作环境要求不高,且易于实现计算机控制。 文献[2]成功地将气动伺服机构应用于航天飞行器、导弹的姿态和飞行稳定控制中。Burrows 等[3]首先将开关伺服控制应用于气动伺服机构 中,实现点到点的控制。据文献[4]介绍,1979年,Backe 教授研制出第一个气动伺服阀,大大推进了气动伺服控制的发展,使气动控制系统从基于可编程控制器的位置和速度的简单开关控制,发展到基于喷嘴挡板气动伺服阀和气动比例电磁阀的精确比例伺服控制。20世纪90年代后,气动比例伺服控制技术已经成功应用于多种工业自动化控制过程中,从点到点的控制发展到精确的轨迹跟踪控制。气动伺服控制系统的精度越高,对传感器和构成反馈控制回路的电子元件要求亦越高,制造成本亦越高。 为了弥补气动比例伺服阀造价昂贵和开关阀逻辑控制精度低的不足,20世纪80年代以来,兴起了应用价格较低的开关阀通过脉冲调制技术实现精确伺服控制的研究。目前出现的脉冲调制方式,主要有脉冲宽度调制(PW M )、脉冲编码调制(PC M )、脉冲数调制(PNM )及脉冲频率调制(PFM )

流体力学第八章气体的一元流动

流体力学-第八章-气体的一元流动

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189 第8章 气体的一元流动 一、 学习的目的和任务 1.掌握可压缩气体的伯努利方程 2.理解声速和马赫数这两个概念 3.掌握一元气体的流动特性,能分析流速、流通面积、压强和马赫数等参数的相互关系 4.掌握气体在两种不同的热力管道(等温过程和绝热过程)的流动特性。 二、 重点、难点 1.重点: 声速、马赫数、可压气体的伯努利方程、等温管道流动、绝热管道流动 2.难点: 声速的导出、管道流动参数的计算 由于气体的可压缩性很大,尤其是在高速流动的过程中,不但压强会变化,密度也会显著地变化。这和前面研究液体的章节中,视密度为常数有很大的不同。 气体动力学研究又称可压缩流体动力学,研究可压缩性流体的运动规律及其应用。其在航天航空中有广泛的应用,随着研究技术的日益成熟,气体动力学在其它领域也有相应的应用。本章将简要介绍气体的一元流动。 8.1 气体的伯努利方程 在气体流动速度不太快的情况下,其压力变化不大,则气体各点的密度变化也不大,因此可把其密度视为常数,即把气体看成是不可压缩流体。这和第四章研究理想不可压缩流体相似,所以理想流体伯努利方程完全适用,即 22 1122 1222p u p u z z g g g g ρρ++=++ (8.1-1) 上式中12,p p ——流体气体两点的压强; 12,u u ——流动气体两点的平均流速 在气体动力学中,常以g ρ乘以上式(8.1-1)后气体伯努利方程的各项表示称压强的

压缩空气的行业应用

SMT行业用的压缩空气: 空气作为仅次于电力的第二大动力源,已为企业界所公认,许多用户在考虑SMT生产线的配置、设备选型、以及随后的安装使用时,往往只注意对主体设备(例如:贴装机、焊膏印刷机、波峰焊机等)的选择,而忽略了对空气动力合理选择和投资,给生产线留下了长期的隐患。SMT生产线使用的压缩空气不仅要求提供稳定和足够的气压和流量,而且所使用的压缩空气必须是干燥和清洁的(厂家的使用说明书中也有强调)。 大气中含有腐蚀性的气体、水蒸气、碳氢化合物等杂质,每立方米的空气中大约混有1亿4千万个固体微粒,这些杂质中有80%以上的颗粒直径小于2μm,因此将很轻易的通过空压机和消声滤清器,进入压缩空气系统中。含有各种杂质的空气在经过简单的过滤器后,便进入空压机进行压缩,由于在压缩气体时产生的高温和氧化作用,导致压缩机润滑油品质下降,并呈强酸性,这些固体微粒与压缩空,油及水蒸气在一起进入压缩空气管网系统时,会促使管网和设备产生锈蚀,增加了系统设备维修费用。 压缩空气品质不良将给SMT生产带来严重的危害: 1、使电磁阀、汽缸等气动元件锈蚀,对气路造成堵塞,导致机器的气动机构动作不协调而损坏机器。焊膏印刷机和多功能贴片机等设备会因为气路系统中堵塞了过多的油、水等杂质而经常停工修理,这些危害在高温湿热的季表现尤为严重; 2、在波峰焊时,由于使用了不洁的压缩空气而给助焊剂、印制板、元件引线带来了油、水等杂质,造成焊接不良。在接片式陶瓷电容时经常出现焊锡使元件体形成贯通性短路的现象,其原因大多数是由于助焊剂被不洁的压缩空气污染所至。对于某些元件密度较大,或元件引线过密的印制板的焊接,必须防止不洁的压缩空气对助焊剂的污染,焊接时产生短路和虚焊的机会将大为增加。 因此,有效的去除压缩空气中的水、油、尘粒,提高压缩空气的品质,满足设备的工艺要求,将直接降低企业的生产成本,提高生产效率和经济效益。SMT生产设备属精密机械类设备,要求所提供的压缩空气应是清洁和干燥的,其气体的品质在工艺上要求达到ISO8573/1 1-3-1的标准。 压缩空气中的油,主要来自空压机内部的机械运动过程,空压机做功过程中所必须的润滑油。无油空压机无疑是一种最好的选择,但由于无油空压机的价格异常昂贵,绝大多数用

压缩空气在现代工业中的应用

压缩空气在现代工业中的应用 不看不知道,一看吓一跳!真的,知道空压机的用途,但不知道空压机这么有作用的大有人在,相当惊人,不得不整理分享给大家。 总体来说,空气压缩机可以:吹气充气、控制仪表、驱动设备、表面喷涂、粉尘输送、加压、化学反应、清洁吹扫、通风等等。 一、就吹气充气,咱们看看有哪些轮胎加气、吹塑、吹管、吹瓶、食品灌装等。还不明 白?就是我们喝的饮料,如:矿泉水瓶、塑料瓶。我们用的:灯泡、汽车轮胎,水杯、玻璃器皿、包装带等等都是由空压机制作的,具体怎么做?我们会有专门的几节深入分析它,这里浅析一下。 二、控制仪表:在一些大中小型的企业,都需要控制器控制该厂的某些设备,控制某些 机械的生产时间,控制制动闸如:食品加工中心、数控机床、印刷机械、电厂的辅机设备控制、列车的制动闸、铁轨的变道装置、控制阀门、仪表动力等,可谓应接不暇! 三、驱动设备,如气枪、射钉枪、机械手、风钻、风镐等 四、表面喷涂,如金属表面喷砂、表面喷漆等 五、粉尘输送,如电厂冶炼厂煤粉输送、水泥厂粉尘输送 六、加压,如金属铸造、锻造等加压 七、化学反应,如化工厂化学反应,制氧、制氮等 八、清洁吹扫,如电厂管道清洁,冶炼厂、机加厂铁屑、粉尘吹扫,工作台清洁等 九、通风,如隧道、矿井井下通风 从他们的应用领域考虑,又有很多种。 1、工厂维护 喷气清洁驱动工具(汽锤、混凝土震动器、钻头、砂轮机、起重机、铺路碎石机、铆枪、去氧化皮、卷管机、板手)喷砂喷涂金属(修理用)喷漆喷水系统 2、飞机制造 喷洗机器退模子驱动装配工具钻机汽锤起吊葫芦组合刀具铰刀铆枪螺丝刀驱动夹紧装置锻锤金属成型压机喷砂喷漆 3、汽车制造 喷洗机器驱动装配工具驱动车身起吊葫芦气动控制测试油箱和散热器见锻造车铸造车间钣金车间 4、水泥制造 贮藏通气水泥袋清洗封口原料搅拌翻斗车清洗设备熟料冷却燃烧器输送水和煤水泥浆过滤水泥窑清洗车船装卸升降和起吊器气动控制 5、化工厂 通气和搅拌分离塔用气清洗设备燃烧用气输送低温冷冻用途提升液体真空或压力过滤喷雾驱动配量泵通过钻孔和吹气清洗管道气动控制工艺气传输液体见酸厂橡胶厂油漆厂药品制造工厂维护塑料厂 6、火电厂 吹气清洁管道吹除烟垢清洗锅炉及冷凝器管道喷气清洗传输煤粉清除污水驱动断路器气动控制修理炉壁和挡板 7、水电厂 发动机制动船闸保养航行警笛驱动控制器驱动润滑泵驱动船闸驱动溢洪闸

压缩机的分类及压缩空气的应用范围

压缩机的分类及压缩空气的应用范围 压缩空气作为一种动力能源的消耗产品,其应用的范围及行业非常广泛,压缩空气作为工业产品类重要的能源,可称之为工业产品生产的“生命气源”。 压缩机是一种压缩气体体积并提高气体压力和输送气体的机械设备,能将气体体积缩小、压力增高、具有一定的动能,可作为机械动力或其他用途。 按所压缩气体不同,压缩机可分为空气压缩机、氧气压缩机、氨压缩机、天然气压缩机等。 按安装工程类别划分为:活塞式压缩机、回转式螺杆压缩机、离心式压缩机(电动机驱动)等。 按照压缩气体方式可分为:容积式压缩机和动力式压缩机两大类。按结构型式和工作原理,容积式压缩机可分为往复式(活塞式、膜式)压缩机和回转式(滑片式、螺杆式、转子式)压缩机;动力式压缩机可分为轴流式压缩机、离心式压缩机和混流式压缩机。 按压缩次数方式可分为:单级压缩机、两级压缩机、多级压缩机。 按气缸的布置方式可分为:立式压缩机、卧式压缩机、L型压缩机、V型压缩机、W型压缩机、扇形压缩机、M型压缩机、H型压缩机。 按气缸的排列方法可分为:串联式压缩机、并列式压缩机、复式压缩机、对称平衡式压缩机——气缸横卧排列在曲轴轴颈互成180°的曲轴两侧,布置成H型、D型、M型,其惯性力基本能平衡(大型压缩机都朝这个方向发展)。

按照压缩机的排气最终压力划分,可以分为:低压压缩机——排气压力在0.3~ 1.0MPa;中压压缩机——排气压力在1.0~10.0MPa;高压压缩机——排气压力在10.0~100.0MPa;超高压压缩机——排气压力在100.0MPa以上。 按照压缩机排气量的大小划分,可以分为:微型压缩机——输气量在1m3/min以下;小型压缩机——输气量在1~10m3/min;中型压缩机——输气量在10~ 100m3/min;大型压缩机——输气量在100m3/min以上; 按照润滑方式划分,可分为:无油润滑压缩机、有油润滑压缩机。 按冷却方式划分,可分为:水冷压缩机、风冷压缩机。(90%的从业者关注了“压缩机网”) 按传动种类划分,可分为:以电动机为动力的压缩机,以蒸汽为动力的压缩机,以内燃机为动力的压缩机,以汽轮机为动力的压缩机。 按动力机与压缩机之传动方法划分,可分为:刚性联轴器直接传动压缩机、挠性联轴器直接传动压缩机、减速齿轮传动压缩机、皮带传动压缩机、无曲轴——连杆机构的自由活塞式压缩机。 压缩机的性能参数主要包括容积、流量、吸气压力、排气压力、工作效率、输入功率、输出功率、性能系数、噪声等。 以下是压缩空气在各个行业中使用情况的分析: 1.吹气充气:轮胎加气、吹塑、吹管、吹瓶、食品灌装等。 2.控制仪表:加工中心、机床、印刷机械、电厂的辅机设备控制、列车的制动闸、铁轨的变道装置、车辆门窗的开闭、控制阀门、仪表动力等。

第五章 气体流动和压缩1

第五章 气体的流动和压缩 5-1 用管道输送天然气(甲烷)。已知管道内天然气的压力为4.5 MPa ,温度为295 K 、流速为30 m/s ,管道直径为0.5m 。问每小时能输送天然气多少标准立方米? 解:h m s m s m m c D Ac v q q m v /101195.2/8875.5/30)5.0(4 1 41343221?==??====ππ 由T mR pV g =得,111T mR q p g V =,222T mR q p g V =, 即 h m K MPa K h m MPa T p T q p q V V /10716.8295101325.015.273/101195.25.435341 22112?=????== 5-2 温度为750℃、流速为550m/s 的空气流,以及温度为20℃、流速为380m/s 的空气流,是亚音速气流还是超音速气流?它们的马赫数各为若干?已知空气在750℃时 γ0=1.335;在20℃时γ0=1.400。 解:(1)750℃时, 当地音速s m K K kg J T R c g s /22.626)15.273750()/(1.287335.1101=+???==γ 11s c c <,故为亚音速; 878.0/22.626/55011=== s m s m c c Ma s (2)20℃时, 当地音速s m K K kg J T R c g s /26.343)15.27320()/(1.2874.1202=+???==γ 22s c c <,为超音速; 107.1/26.343/38022=== s m s m c c Ma s 5-3 已测得喷管某一截面空气的压力为0.3 MPa 、温度为700 K 、流速为600 m/s 。试按定比热容和变比热容(查表)两种办法求滞止温度和滞止压力。能否推知该测量截面在喷管的什么部位? 解:(1)按定比热容 K K kg J s m K c c T T p 1.879) /(10005.12)/600(700232 02* =???+=+= M P a T c c p p p 666.0)700 10005.126001(3.0)21(14.14 .13 2102* 00 =???+?=+=--γγ

压缩空气在各行业的应用

压缩空气,即被外力压缩的空气。空气具有可压缩性,经空气压缩机做机械功使本身体积缩小、压力提高后的空气叫压缩空气。压缩空气是一种重要的动力源。与其它能源比,它具有下列明显的特点:清晰透明,输送方便,没有特殊的有害性能,没有起火危险,不怕超负荷,能在许多不利环境下工作,空气在地面上到处都有,取之不尽。 压缩空气的用途 压缩空气是仅次于电力的第二大动力能源,又是具有多种用途的工艺气源,其应用范围遍及石油、化工、冶金、电力、机械、轻工、纺织、汽车制造、电子、食品、医药、生化、国防、科研等行业和部门。 各行业的应用 1、电力行业 压缩空气系统是电厂中非常重要的公用系统,为机组自动控制系统中的众多气动执行机构提供仪用操作气源,同时还提供杂用空气。其工作的可靠性,直接影响电厂机组的安全运行,对安全生产极为重要。保证压缩空气系统的安全从某种程度上讲也就是保证全厂生产的安全,因此该系统被喻为电厂的“神经系统”。压缩空气中如果有水分,将会给使用设备带来许多的后续问题:增加运行和维修成本、设备的工作效率降低、影响生产工艺质量,因此在压缩空气的气源净化处理系统中除水是必要和重要的一个环节。 2、喷涂行业 普通空气喷涂又称气压喷涂,是以喷枪为工具,利用压缩空气 (0.35MPa-0.6MPa)的气流将涂料吹散、雾化并喷在被涂饰表面,形成连续完整涂层一种涂饰方法。空压机直接出来的压缩空气,并不能达到气动工具及

喷涂使用空气的要求,而且主管路中的压缩空气中含有水蒸气、油蒸汽及细小的尘埃颗粒物,当压缩空气运行至管路终端时,这些水蒸气和油蒸汽已经冷凝成液态水和油。如果这些含有油污、水分和细小颗粒的压缩空气在雾化涂料后直接喷涂在产品表面,将导致漆膜的严重缺陷,如漆膜走珠、气泡、金属件锈蚀等现象。如果用于气动工具将会对其内部风动零件产生一定程度的磨损,并加速零部件的锈蚀。 3、食品行业 压缩空气在食品行业如啤酒、味精、乳酸、饮料、食品发酵等及其他行业的设备中是使用较为广泛的主要动力能源及工艺气源,所有的气动仪表、气动元件、气缸、电磁阀、工艺、发酵都需要压缩空气。 在食品饮料行业中,需要利用压缩空气来控制装填、包装和装瓶自动化生产线中的阀门和制动装置,粉状物质的输送、鼓风、通风、发酵、冷却和喷洒等也都需要完全纯净的压缩空气。而如果压缩空气一旦含油或者其它杂质,就会造成污染。在食品行业中,任何一些小的污染,都可能给消费者带来身体上的隐患。根据要求,在食品行业中压缩空气的等级须达到2级标准,压缩空气露点-40°C以下。

流体力学 第八章 气体的一元流动

189 第8章 气体的一元流动 一、 学习的目的和任务 1.掌握可压缩气体的伯努利方程 2.理解声速和马赫数这两个概念 3.掌握一元气体的流动特性,能分析流速、流通面积、压强和马赫数等参数的相互关系 4.掌握气体在两种不同的热力管道(等温过程和绝热过程)的流动特性。 二、 重点、难点 1.重点: 声速、马赫数、可压气体的伯努利方程、等温管道流动、绝热管道流动 2.难点: 声速的导出、管道流动参数的计算 由于气体的可压缩性很大,尤其是在高速流动的过程中,不但压强会变化,密度也会显著地变化。这和前面研究液体的章节中,视密度为常数有很大的不同。 气体动力学研究又称可压缩流体动力学,研究可压缩性流体的运动规律及其应用。其在航天航空中有广泛的应用,随着研究技术的日益成熟,气体动力学在其它领域也有相应的应用。本章将简要介绍气体的一元流动。 8.1 气体的伯努利方程 在气体流动速度不太快的情况下,其压力变化不大,则气体各点的密度变化也不大,因此可把其密度视为常数,即把气体看成是不可压缩流体。这和第四章研究理想不可压缩流体相似,所以理想流体伯努利方程完全适用,即 22 1122 1222p u p u z z g g g g ρρ++=++ (8.1-1) 上式中12,p p ——流体气体两点的压强; 12,u u ——流动气体两点的平均流速 在气体动力学中,常以g ρ乘以上式(8.1-1)后气体伯努利方程的各项表示称压强的

190 形式,即 2 212 11222 2 u u p gz p gz ρρρρ++ =++ (8.1-2) 由于气体的密度一般都很小,在大多数情况下1gz ρ和2gz ρ很相近,故上式(8.1-2)就可以表示为 2 212 122 2 u u p p ρρ+ =+ (8.1-3) 前面已经提到,气体压缩性很大,在流动速度较快时,气体各点压强和密度都有很大的变化,式(8.1-3)就不能适用了。必须综合考虑热力学等知识,重新导出可压缩流体的伯努利方程,推导如下。 如图8-1所示,设一维稳定流动的气体,在上面任取一段微小长度ds ,两边气流断面1、2的断面面积、流速、压强、密度和温度分别为A 、u 、p 、ρ、T ;A dA +、 u du +、p dp +、d ρρ+、T dT +。 取流段1-2作为自由体,在时间dt 内,这段自由体所作的功为 ()()()W pAudt p dp A dA u du dt =-+++ (8.1-4) 根据恒流源的连续性方程式,有uA C ρ=(常数),所以上式(8.1-4)可写成 ()p p dp p p dp W Cdt Cdt Cdt d d ρ ρρρρρ ++= - =-++ 由于在微元内,可认为ρ和d ρρ+很相近,则上式可化简为 ( )p p dp dp W Cdt Cdt ρ ρ --==- (8.1-5)

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