Курс «Трубопроводная арматура». Модуль «Пневмоприводы и приборы управления пневмоприводами»
Шрифт:
Давление истечения определяется по следующей схеме, рис. 4.
Рис. 4. Схема определения давления истечения
Pо – давление в полости, из которой идет истечение воздуха, Па.
P 1 – давление в полости наполнения воздухом, Па.
На основе схемы определяются расходно-перепадные характеристики диафрагмы при различных режимах истечения воздуха.
Рис. 5.
Плотность газа
Плотность – отношение массы тела к занимаемому им объему.
Плотность воздуха зависит от температуры и давления. При нормальном (атмосферном) давлении Р= 101325 Па
Заменив отношение массы к объему на плотность в формуле (1), получим уравнение, связывающее плотность с давлением и температурой газа.
Величина, обратная плотности, называется удельным объемом
Иногда также пользуются удельным весом , под которым понимают отношение веса тела G к занимаемому им объему V.
Вязкость газа
Вязкость жидкости и газа характеризует силы внутреннего трения при движении потока воздуха или жидкости и оценивается коэффициентами динамической и кинематической вязкости.
Динамическая вязкость – характеризует внутреннее трение в жидкости или газе.
Если перемещать пластинку площадью S в вязкой жидкости, то на нее будет действовать сила внутреннего трения (рис. 6):
Рис. 6. Схема определения динамической вязкости
где:
Fтр сила трения пластинки о соседний слой жидкости (газа);
S – площадь пластинки, м2
µ – коэффициент динамической вязкости [Па · c].
Динамическая вязкость воды при температуре 200С равна 1МПа с, вязкость воздуха равна 0,01821 МПа.
Вязкость жидкостей резко падает при повышении температуры, а вязкость воздуха и газов возрастает.
Кинематической вязкостью жидкости или газа называется соотношение динамической вязкости к плотности.
В
Для измерения вязкости жидкости используют вискозиметры, например вискозиметр Энглера, который представляет собой цилиндрический сосуд, имеющий диаметр 106 мм (рис. 7). В днище сосуда выполнено отверстие диаметром 2,8 мм. Вязкость в градусах Энглера равна отношению
времени истечения 200 см3 исследуемой жидкости к времени истечения такого же количества дистиллированной воды при температуре 200С.
< image l:href="#"/>Рис. 7. Схема определения вязкости по Энглеру
Для пересчета “градусов Энглера” в “Стоксы” для минеральных масел применяют формулу Убеллоде:
Вязкость масел, применяемых в гидросистемах, лежит в пределах 10–30 0 Е.
Вязкость масла следует учитывать при расчетах скорости пневмопривода, поскольку уплотнения штока и поршня перемещаются по смазанным поверхностям и возникают существенные усилия вязкостного трения, снижающие скорость их движения.
В следящих приводах вязкостное трение играет роль демпфера, снижающего опасность возникновения автоколебаний.
Сжимаемость газа
Сжимаемость – свойство рабочего тела изменять свой объем под действием приложенного давления.
Коэффициент объемного сжатия равен:
Несмотря на то, что молекулы жидкости подвижны, заметно сжать жидкость можно только приложив к ней очень большое давление.
Для практических целей можно считать жидкости несжимаемыми.
Термодинамические процессы при постоянном объеме газа
Сжимаемость газов гораздо выше и зависит от давления, температуры и объема, занимаемых ими. Бойлем в 1662 г. в Англии и независимо от него в 1676 г. Мариоттом во Франции было установлено, что если газ занимал некоторый начальный объем Vо и имел давление Ро, то после сжатия его до объема V1 давление его, при условии, что температура газа не изменяется
(изотермический процесс) повысится до величины P1, такой, что произведение начального объема и давления будет равно произведению конечного объема и давления:
или
Важным следствием этого закона является то, что поскольку масса газа не меняется, при подстановке значений объемов из формулы (5), получим, что отношение давлений равно отношению плотностей газа:
Изменение объема может происходить также и при изменении температуры Т тела, что учитывается коэффициентом объемного расширения