Герц Е.В. - Пневматические устройства и системы в машиностроении - 1981 (1053454), страница 3
Текст из файла (страница 3)
табл. 1.2) [31. Удельный объем представляет собой объем, занимаемый единицей массы вещества (и'/кг) о= У/т, где У и т — соответственно объем и масса газа Соотаошснцс мсжду единицами ввмсрснвя давленая Величину, обратную удельному объему, называют плотностью р = 1/о = т/У. Иногда используют понятие удельного веса, под которым понимают вес вецестве в единице его объема у = Рц где я — ускорение свободного падения.
Параметры состояния газа р, О, Т однозначно связаны между собой ура!не нием состояния, вид которого в общем случае зависит от свойств газа:- Р (р, р, Т) = О. Законы ндеальнога газа. Сжатый воздух обычно рассматривают как идеаль- ный газ, т, е, газ, у которого отсутствуют силы сцепления между молекулами, а молекулы являются материальными точками, не имеющими объема. Идеальный газ подчиняется следующим захонам. Закон Бойля — Мариотта: при постоянной температуре газа рУ = сопз(. Закон Гей-Люссака) при постоянном давлении У/Т= сопз(. Закон Шарля: при постоянном объеме газа р/Т = сапа. Все этн уравнения объединены в одно, которое является уравнениел) состоя- ния идеального газа и называется уравнением Клайрпеона рУ = тйТ, или для единицы массы газа ро =- /сТ, Соотцошсяяя между тсмлсратурцммц шкаламц н н с со яс ь л шк о $ с 1 с 3 1 3 $ + ъ + 4 ъ сосо оййс ссйо" и ос о ьь ас а л Коэффициент пропорциональности /$ называется удельной газовой постоянной идеального газа массой 1 кг, совершающего работу $ Дж при повышении температуры на 1 К.
Ега значение зависит только от свойств газа, Для сухого воздуха /7 =- 287 Дж/(кг К). Реальный газ отличается от идеального в основном наличием сил внутреннего трения. Чем выше плотность реального газа, тем более он отличается от идеального. Динамический коэффициент вязкости т)д, Па с, который определяется силами внутреннего трения, связан с кинематическим коэффициентом вязкости чх, мв/с, следующей зависимостью: ~„= т)~/р. Вязкость воздуха зависит от температуры следующим образам: „-(7 /278)о,тв где т)нл — динамический коэффициент вязкоспл при температуре 273 К (О'С). 1.2.
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ь о с ь о н ы 1 о х о $ 1 лл ц) с — Ф с с(~ Й л» щ с м 1 1 7! о(о $ $ 4- о с ь о а ьсн ся н ь с ь л с а ол 4- 1 с) лг с о о с л или для единицы массы газа 1= и-~- ро. вв 1+ ьо ос Эитальпию измеряют в джоулях Энтропия 'Я системы есть функция ее состояния. Изменение энтропии является признаком обмена энергией системы с окружающей средой в форме теплоты «Э = ~Ят/7, н с с о о ~~» 1 о с х о с йс »« нс о он о 1'1 оо ш х йо » о м с о ь.
1 ос ш н й о ш где Я вЂ” теплота, Энтропию измеряют в джоулях на градус Кельвипа. Первый закон термодинамики представляет собой закон сохранения и превращения энергии применительно к термодинамическим процессам и формулируется следующим образом: подведенная к системе теплота Я (или отведенная от нее) 1а ль Термодинамическим процессом называют последовательное изменение параметров газа при переходе его из одного состояния в другое. При описании термодинамическнх процессов используют такие величины, как тепвоемкасть, внутренняя энергия, энтальпия, энтропия.
Теплоемкость (Дж/К) есть количество теплоты, необходимое для нагревания тела на 1 'С. Удельная теплоемкость — теплоемкость единицы массы или объема вещества. Теплоемкость зависит от характера процесса. Различают удельную теплоемкость при постоянном давлении (ср) и при постоянном объеме (со), при этом ср — — со+ )$ ьДж/(кг К), Отношение теплоемкостей представляет собой показатель степени адиабатического процесса й = ср/гт Теплоемкость зависит также от температуры, однако в пневлюприводах колебания температуры относительно невелики и теплоемкость приближенно можно считать величиной постоянной.
Внутренняя энергия (/ представляет собой сумму кинетической и потенциальной энергий молекул (атомов, ионов, электронов). В термодинамических расчетах используют не абсолютное значение внутренней энергии, а изменение этого значения в различных процессах. Внутреннюю энергию единицы массы вещества и называют удельной внутренней энергией. Внутренняя энергия идеального газа состоит только из кинетической энергии его молекул и зависит от температуры й(/ = сойТ, В системе СИ единицей измерения внутренней энергии является джоуль (Дж), Элтольлией / системы называют терлладинамическую функцию, равную сумме внутренней энергии и произведения давления иа объем газа /= (/+ рР ! 4ггш 4ггшр 170 ' г 7) Габга7(а !.4 расходуется на изменение внутренней энергии (/ системы и на совершение ра- боты С илн в удельных величинах ((д = 4(и + б( Дхо7кг, где ((1 = р((о; ! — внешняя работа газа.
Из уравнения первого закона термодинамики как частные случаи могут быть получены уравнения всех основных элементарных процессов, характеристика которых приведена в табл. 1.3. Эти процессы протекают при постоянном значении теплоемкости, причем наиболее общим случаем является полнтропнческнй процесс, характеризуемый постоянным показателем политропы л =- (ср — г))(с„— с).
В уравнении аднабаты,ш7 = сопз! показатель адиабаты для воздуха й = 1,4. й В уравнении политропы ро" = сопз! показатель политропы п для различных процессов может принимать лв)бые числовые значения, ио в каждом конкретном процессе является постоянной величиной, В большинство приведенных зависимостей входят велнчины, отнесенные к единице массы газа, при этом предполагается, что в ходе процесса масса не меняется. Это необходимо иллеть в виду, так как в пневматических системах имеют место процессы с переменной массой воздуха н при их рассыотрении необходимо ее учитывать так же, как и энергию, которая подводится (отводится) с поступающим (вытекающим) воздухом. 1.3. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ТЕЧЕНИЯ ГАЗОВ Уравнение неразрывности потока: при установившемся движении газа массовый расход одинаков во всех сечениях канала О = рш( = сопИ, где ш — скорость течения газа; 7 — площадь поперечного сечения канала.
Уравнение Бернулли: для любых сечений потока прн установившемся движе- нии сохраняегся сумма напоров — скоростного шЧ2, пьезометрического р(р, статического Па н потерянного на трение йтг, т. е. рг 2 1)1 2 р ~ г, гр — + — '- + 881 =- — г — -'- яа -(- 6 При определенном отношении давлений, называемом критическим, расход й /рг'( )' 2 достигает максимального значения ( — ') =. ( — ~ .
При Ф = 1,4 (для воздуха) ( =' ) = 0,528. ура х Рл Процесс истечении газа при отношении давлений, большем чем критическое, называют подкриглическим и расход определяют по принсденной выше формуле. Если отношение давлений меньше критического, то процесс называют нпдкрити- чггки.н и расход определяют по формуле 1 "~(й, ! / р' у (й+!)ят, ' Для воздуха Ов = 0,0404Р)рл)'у' Т), где 6 — в крас 7" — в м' р,— в Па Г,— в К Различают два вида течения: ламинарное (слои потока движутся равномерно, не смешиваясь) и турбулентное (частицм лвижутся в поперечном направлении, приводя к перемешивайию потока).
Переход от одного вида течения к другому наступает прн определенных условиях, характеризуемых числом Рейнольдса Ие = 2300 где ш — средняя по сечению канала скорость течения; г, — гидравлический радиус, т, е, отношение площади поперечного сечения канала к его периметру. Для каналов круглого сечения )(е = шрг(77), где (( — диаметр канала. При ((е ъ, 2300 имеет место ламинарныи вид течения, прн Ие ) 2300— 4' турбулентный, Числовые значения основных параметров воздуха приведены в табл.
1.4 и 1.5, Чнгвавмв внвчвннн аснавныв параметров вагхувв У»нанна "1ванавмв внвгвння Параметр 1,207 11,82 0,8З Плотность р, нг)м' Удельный ввс т, Н/м' Удельный абьвн в, м')нг р = 1,018 (О' Пв (760 нм рт, ст.), ( = 20 'С Ггваввв постоянная П, Дж/(нг К) Сукой ванд) » нлвнгнмй воздух. атнаснтнвьнвн внвжнас7ь 80 Дл 287 280 18 4,(о-л ( =-. 20 "С Кагффнпнвнт дннвмн»еснай внгкости Ч Н с(мл л а = „)ь )7 теплавмнасть с прн паставннам р лввленнн, Длн)(нг ° К) ).О) 10' Прн температуре 0 в 100 'С тепло.
емкость практически пас»аннан где р, и рг — давление газа в неограниченном объеме и в некотором сечении короткого канала, куда истекает газ; Р— коэффициент расхода. Коэффициент расхода представляет собой отношение действительного расхода воздуха к теоретическому.
Он учитывает изменение расхода вследствие принятых допущений, и обычно определяется экспериментально. 12 Опг 10* тапнавмкаать с прн постоянном н объема, Джу(нг К) 13 где 81 и аг высота центра тяжести поперечного сечения потока в сечениях 1 и 2. Ввиду малой плотности воздуха статический напор обычно не учитывается, Если пренебречь теплообмеиом газа с окружающей средой, трением между стенками канала и газом и внутри газа, то получим адиабатнческое движение, в котором отсутствуют внешний теплообмен и внутреннее тепловыделение.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
