Башта Т.М. - Гидропривод и гидропневмоавтоматика (Башта Т.М. - Гидропривод и гидропневмоавтоматика), страница 6

Для воды и распространенных рабочих жидкостей на водной основе (водно-гликолевых и пр.) среднее значение модуля упругости при относительно небольших давлениях (до 200 кГ(см ) можно принять равным 2 ° 10' кГ(смв. При быстрых (мгновенных) изменениях давления сжатие жидкости происходит по адиабате, причем адиабатный модуль упругости выше изотермного. Ввиду этого при расчетах динамических процессов гидропривода используется не нзотермный, а адиабатный (динамический) модуль объем. ной упругости жидкости Е„который характеризует сжимаемость последней при быстропротекающих процессах изменения давления и отсутствии существенного теплообмена между жидкостью и окружающей средой. Значение этого модуля объемной упругости определяется как произведение объема жидкости на производную давления по объему (6) При увеличении давления на е(Р плотность жидкости повышается на е(р и становится равной Р— Ро+ е(Р где р, — начальная плотность при атмосферном давлении.

Учитывая, что масса жидкости и = УР, имеем аР аь . Ро 1о в соответствии с этим адиабатный (динамический) модуль объемной упругости ад а Ро а Р' Зависимость плотности жидкости от модуля объемной упругости выразится Р— Ро+ Р Анализ опытных данных показывает, что при расчете быстропротекающих процессов в гидросистемах (например, при расчетах динамических характеристик гидроагрегатов) адиабатный модуль для применяемых в гидро- системах масел и диапазона давлений 50 — 200 кГ7сдоо можно принимать Е, = 1Ю = 1,15Е, где Š— модуль объемной упругости при изотермном режиме сжатия.

Влияние температуры. С повышением температуры объемный модуль э 4е еа' упругости рабочих жидкостей гидро- систем уменьшается, в соответствии с чем сжимаемость этих жидкостей с по,у а' вышением температуры повышается, ее еге еее гад .е причем сжимаемость более вязких маТеааеаатяоа сел выше, чем сжимаемость менее вяз-' Рво. 10. Зависимость модуля одъомноз ких масел того же типа. В сРеднем упругости от температуры: модуль объемной упругости большинства рабочих минеральных жидкостей 6 — синтетйчесная жидкость при атмосферном давлении и температуре 40' С равен (17 — 18)10' кГ(сто и уменьшается при температуре 200' С до (9 — 10) 10' кГ(сдоо.

Модуль упругости синтетических (силиконовых) жидкостей уменьшается при этих условиях от 10 1О' кГ7смо до (4,2 — 4,5) 10' кГ/ено. Сравнительные опытные данные по зависимости объемного модуля упругости от темпераутры'при давлении 210 кГ(сдоо для минерального масла (кривая а) и синтетической (силиконовой) жидкости (кривая Ь) приведены на рис. 10. Влияние нерастворенного воздуха.

Ввиду того, что сжимаемость воздуха (газа) во много раз выше сжимаемости жидкостей (модуль упругости воздуха равен приблизительно значению абсолютного его давления), наличие в жидкости воздушных пузырьков значительно понижает ее объемный модуль упругости, вследствие чего повышается податливость (просадка) выходного звена гидродвигателя под действием внешней нагрузки (понижается жесткость гидромеханизма). Нерастворенный воздух приводит также к запаздыванию гидросистемы в отработке сигналов и к потере ею устойчивости против автоколебаний. Рассмотрим влияние нерастворенного воздуха на объемный модуль упругости жидкости, содержащей нерастворенный воздух.

Для анализа этой 22 ы м ч. ее ф г а ее Ли, = и, "а' Р. Р (7) Следовательно, модуль объемной у11ругости воздуха Е, при сжатии в нзотермном режиме численно равен тому давлению, под которым он находится: ЛР Е =У вЂ” =р. в — в д1в Аналогичным способом можно показать, что модуль объемной упругости воздуха при сжатии в .адиабатном и политропном режимах определится выражениями Е, =вор; Е,=пр, где й и и — показатель адиабаты н политропы. Следовательно, значение модуля упругости воздуха в политропном режиме сжатия превышает значение модуля упругости в изотермном режиме в и раз и в адиабатном — в й раз.

Принимая, что объемный модуль упругости Е жидкости сохраняется постоянным при изменении давления на Лр, что практически справедливо при применяющихся давлениях, находим на основании выражения (6) ЛР изменения объема ов жидкой фазы жидкостно-воздушной смеси при изменении давления на Лр (с р до Р + Лр): вж — Е ~р. (8) Изменение ЛУ, объема жидкостно-воздушной смеси при изменении дав- ления на Лр (от р, до р = ро + Ьр): Ар,=т +т,=(~ + — "' тьр= = ь.'('+ —:,,'Ф) где Р и $', = У,— ' — объем жидкости и нерастворенного воздуха при Ро давлении р; Г„ — начальный объем воздуха при давлении р,. В соответствии с этим модуль объемной упругости жидкостно-воздушной смеси 1В ~Р ~ж+ в ~'а1в, а1в +аК, Р' (9) где г', = Р + Р, — объем жидкостно-воздушной смеси при давлении р.

Решив совместно приведенные уравнения (7) — (9), получим после преобразования и упрощения приближенное выражение для определения объемного модуля упругости жидкостно-воздушной смеси (приведенного объемного модуля упругости) Е, прн сжатии ее в изотермном режиме от Ро до йс 1+ — °вЂ” "ов . Ро Е,=Е 1+ вовРо ГжР Еж 23 зависимости примем, что в объеме ~' жидкости, находящейся под давлением Р, содержится нерастворенный воздух в объеме У,. Изменение ЛУ, объема Р, воздуха при сжатии жидкостно-воздушной смеси в изотермиом режиме (давление р повышается до р + Лр) найдем из следующего соотношения (допускаем, что при сжатии воздух не растворяется в жидкости): или Е,=Е увР+ т'же где )7, = 1, — относительный объем воздуха; — ь' +и Г = ' — относительный начальный объем жидкости.

.Из приведенных уравнений следует, что изменение модуля упругости жидкостно-воздушной смеси (приведенного модуля упругости рабочей среды) определится при принятом выше допущении в основном модулем упругости воздуха. Теплопроводность и удельная теплоемкость жидкостей Для поглощения и эвакуации из гидросистемы теплоты, выделяющейся при работе, необходимо, чтобы рабочие жидкости обладали определенными значениями удельной теплоемкости и теплопроводности. В частности, эвакуация теплоты из мест ее образования в гидросистеме во многом зависит от теплопроводности жидкости. Теплопроводность жидкостей характеризуется количеством теплоты, которая проходит в единицу времени через единицу плошади слоя жидкости толщиной в единицу длины. В соответствии с этим единицы теплопроводности Вт1(м К), ккал!(м.ч.'С) и кал!(ем еек 'С).

Для большинства нефтепродуктов теплопроводность равна примерно (4,0 — 4,8) 10 ' кал!см сек 'С, для воды — (1,3 — 1,6) 10 ' кал/(см сек 'С). Удельная теплоемкость рабочих жидкостеи, под которой понимается количество теплоты, необходимой для нагревания единицы массы на 1' С, определяет интенсивность повышения температуры в гидросистеме. Для распространенных рабочих жидкостей минерального происхождения удельная теплоемкость в интервале температур 0 — 100' С в среднем равна 0,45 ккал!(кг.'С). Давление насыщенных паров жидкостей Давлением насыщенного пара жидкости называется установившееся в замкнутом пространстве давление пара, находящегося при данной температуре в равновесии с жидкостью.

Давление насыщенного пара жидкости необходимо знать при решении вопроса о пригодности данной жидкости для работы в условиях высоких температур, а также для оценки кавитационных характеристик гидросистемы. Испарение жидкости происходит как с поверхности, так и путем образования пузырьков пара (кипения) жидкости во всем ее объеме, причем в отличие от испарения с поверхности жидкости, которое происходит при любой температуре, кипение жидкости происходит лишь при определенных температурах, при которых давление пара превышает внешнее давление. Это давление обусловливает паровую кавитацию, которая наступает в том случае, когда внешнее давление становится ниже давления насыщенного пара.

При повышении внешнего давления температура кипения увеличивается, при понижении уменьшаегся, причем интенсивность нарастания давления пара тем выше, чем выше его температура. Давление насыщенного пара однородных жидкостей (например, воды) имеет для каждой температуры определенное значение.

Если же в жидкости растворено какое-либо вещество, то в результате взаимодействия молекул этого вещества и растворителя затрудняется испарение последнего. Ввиду этого в отличие от однородной жидкости, которая кипит при постоянной для данного давления температуре, температура кипения сложных жидко- отей (л>инеральных масел и пр.) при данном давлении по мере выкипания легких компонентов повышается, а давление насыщенных паров при данной температуре понижается. На рнс.

11 приведены значения давления насыщенных паров некоторых сортов минеральных масел, применяющихся в гндросистемах машин. >тир и пп. Кавитация жидкостей С рассмотренным выше вопросом о га>> давлении насыщенных паров жидкости связано явление, получившее в практике название кавнтацин, под которым пони- - "тхр >лается местное выделение из жидкости в зонах пониженного давления паров Й жидкости и газов (вскипание жидкости) с последующим разрушением (конденсацией) паровых и смыканием газовых пу- ~ йЫ зырьков при попадании их в зону повышенного давления.