理想气体的状态方程1.ppt
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概述气压传动是以压缩空气作为工作介质进行能量传递和控制的一种传动形式。优点:同液压传动:操作控制方便,易于实现自动、中远程控制,过载保护好等不同于液压传动:工作介质处理方便,无介质费用,无泄漏污染环境,无介质变质及无补充等缺点:空气可压缩性大极大的限制了气压传动传递的功率,一般工作压力较低(0.3~1MPa),总输出力不宜大于10~40kN。工作速度稳定性较差应用:非常广泛,尤其是轻工、电子、食品、化工行业。一、空气的物理性质1、组成:若干种气体混合组成,主要成分氮气氧气一定量的水蒸气:湿空气大气中的空气基本上都是湿空气不含水蒸气的称干空气。混合气体的压力称为全压,是各组成气体压力的总和。各组成气体压力称为分压,是该气体在与混合气体同温、同容积时的压力。基准状态:t=0℃,p=1.013×105Pa2、空气的密度干空气的密度ρ=ρo×273/(273+t)×p/0.1013ρ0——基准状态下干空气的密度,ρ0=1.293kg/m3;p——绝对压力(MPa);273+t——热力学温度(K)。3、空气的粘度气体在流动过程中,空气质点之间相对运动产生阻力的性质。主要受温度变化的影响,随温度的升高而升高。压力变化对粘度影响很小,可忽略。比液体粘度小得多。4、压缩性和膨胀性空气体积随压力和温度而变化,即压缩性和膨胀性。空气的气体分子间距大,是分子直径的9倍左右,分子运动起来很自由:压缩性和膨胀性远大于固体和液体。气体分子间距大,分子间内聚力小,体积易变化,气体体积随压力和温度的变化规律服从气体状态方程。5、湿空气空气含水份的多少直接影响系统稳定性,气动元件对空气含水量有规定,要防止水份侵入。含水份的程度用湿度和含湿量表示。湿度有绝对湿度和相对湿度。1)绝对湿度每立方米湿空气所含水蒸气的质量称为湿空气的绝对湿度,用x表示(单位为kg/m3),即:或ms——水蒸气的质量(kg)V——湿空气的体积(m3)ρs——水蒸气的密度(kg/m3)ps——水蒸气的分压力(Pa);RS——水蒸气的气体常数,RS=462.05N·m/kg·KT——绝对温度(K)2)饱和绝对湿度湿空气中水蒸气的分压力达到该湿度下蒸气的饱和压力时,绝对湿度称为饱和绝对湿度,用xb(单位为kg/m3)表示。即:pb——饱和空气中水蒸气的分压力(Pa)。3)相对湿度在某确定温度和压力下,绝对湿度与饱和绝对湿度之比称为该温度下的相对湿度,即:空气绝对干燥时:ps=0,则空气达到饱和时:ps=pb,则相对湿度60~70%范围内人体感觉舒适。气动技术规定各种阀使用空气相对湿度不得大于95%。4)湿空气的密度湿空气的密度ρ′:p——湿空气的全压力(MPa)pb——某温度t时饱和空气中水蒸气的分压力(MPa)(见表9-3)ρ0——基准状态下干空气密度ρ0=1.293kg/m35)含湿量质量含湿量:每千克质量干空气中所混合水蒸气的质量,用d(单位为g/kg)表示:ms——水蒸气的质量(g)mg——干空气的质量(kg)pg——干空气的分压力(Pa)p——湿空气的全压力(Pa),p=ps+pg容积含湿量:与单位体积干空气混合的水蒸气的质量,用d′(单位为g/m3)表示:ρ——干空气的密度(kg/m3)由表9-3可看出:气温下降时空气的含湿量降低,所以降低进入气动设备的空气温度,可减少空气含水量。6、压缩空气的析水量露点:湿空气中的水蒸气因冷却而开始凝析成水的温度,称为该湿空气的露点。一定温度下湿空气所能含有的水蒸气有极限值,即饱和绝对湿度或饱和含湿量,极限值随温度的上升而上升。一般湿空气的含湿量小于饱和含湿量,不是饱和状态,超过饱和值,水分不能以蒸汽状态存在,要凝析成水。压缩空气冷却后的析水量W(g/min)可按下式近似计算:q1——空气压缩机从外界吸入的湿空气的体积流量(m3/min);——空气压缩前的相对湿度(%);T1、T2——空气压缩前、后的温度(K);——温度为T1、T2时饱和容积含湿量(kg/m3);pb1、pb2——温度为T1、T2时饱和空气中水蒸气的分压力(绝对)(MPa);p1、p2——空气压缩前后的压力(绝对)(MPa);二、理想气体的状态方程1、理想气体的状态方程不计粘性的气体称为理想气体。空气可视为理想气体。气体从状态1(指压力、温度、体积)变化到状态2叫气体的状态变化。在变化以后或在变化过程中,当处于平衡状态时,这些参数(指压力、温度、体积)都应服从状态方程。一定质量的理想气体在状态变化的瞬间,服从气体状态方程:pV/T=常量或p=ρRTp——绝对压力(Pa);V——气体体积(m3);T—