气动技术培训-01

张绪兵常州天晟新材料股份有限公司气动技术-基础理论1.组成2.性质3.空气中的水分4.力和压力

6.气动元件的流量特性5.气体的控制规律主要内容：一、空气的组成实际空气还含有油粒、灰尘和水蒸汽等杂质，会对气动系统设备和元件造成损害密度：（1.293kg/m³）空气是具有质量的，单位体积的空气中所含有的空气的质量称为空气的密度mV二、空气的性质P1P2标准状态和基准状态可压缩性气体的分子间距大，故气体的体积容易随压力发生变化标准状态(ANR)：温度20℃，相对湿度65%，压力0.1MPa基准状态：温度0℃，压力101.3KPa的干空气的状态三、空气中的水分几个概念水蒸汽分压力：湿空气中水蒸汽独占空气总容积所具有的压力。当空气中的水蒸汽达到饱和时，这时水蒸汽所具有的压力叫做饱和水蒸汽分压力。绝对湿度（kg/m3）：每一立方米的湿空气中所含有的水蒸汽的质量。ρs=水蒸汽的密度，kg/m3Ps=水蒸汽分压力，PaRs=水蒸汽的气体常数，462.05J/(kg·K)相对湿度（kg/m3）：一定温度和压力下，湿空气的绝对湿度与饱和湿空气的湿度之比，也就是实际水分含量和露点（饱和湿空气）时水分含量之比。表明湿空气吸收水分的能力。露点：空气在这个温度下呈现饱和状态。即空气饱和（相对湿度100%），温度再降低则开始析出水分。饱和绝对湿度（kg/m3）：每立方米湿空气中所能够含有的水蒸汽的最大质量。

！空气中水蒸汽的实际含量完全取决于温度，1m3的压缩空气中只能包含1m3的饱和湿空气所能含有的水蒸汽质量随着空气的压缩，空气的体积减小，压力和温度升高。压缩空气的最大含水量与当达到最终温度下同样体积的饱和空气的含水量相等。看下面这个例子：下面4个立方体分别代表温度为20℃、体积为1m3的空气，相对湿度为50%。这就意味着每立方米的空气中都含有8.7g的水蒸汽，饱和时含有17.4g的水蒸汽。

在温度不变的情况下将空气压缩，将4m3的空气压缩成1m3的压缩空气，这1m3的压缩空气中应该含有4×8.7=34.8g的水蒸汽，但是20℃时1m3的空气中的最大含水量只有17.4g，因此多余的2×8.7=17.4g的水蒸汽将变成水析出。这样我们就不难理解压缩空气的相对湿度和压力露点的含义了。压缩空气的相对湿度：空气压缩后温度和压力都上升，在最终温度、压力、体积的条件下，压缩空气的含水量与该温度、体积的饱和空气的含水量之比。压力露点：空气压缩后，最终状态下析出水分的温度。压缩空气中的水分A压力压力表示法表压力绝对压力真空度大气压P=Pa绝对真空P=0绝对压力P>PaP<Pa

！表压力：以大气压为基准，高于大气压的压力值，即相对压力，也即由压力表读出的压力真空度：以大气压为基准，低于大气压力的压力值，正值真空压力：绝对压力与大气压力之差，与真空度大小相同，符号相反压力是由负载建立的！四、压力和力温度▲兆帕（MPa）;▲毫米汞柱（mmHg）；▲毫米水柱（mmH2O）；▲千克力/厘米2（kgf/cm2）；▲巴（bar）;毫巴（mbar）；▲磅力/英寸2（lbf/in2,psi）；▲英寸汞柱（inHg）；▲英寸水柱（inH2O）；▲物理大气压（atm）；▲托（Torr）压力单位（各压力单位之间的关系）

热力学温度T

单位为K

摄氏温度t

单位为℃

t=T-T0T0=273.15K1013.25mbar大气压海平面的压力和温度分别是1013.25×103bar绝对压力and288K(15OC)压缩空气在容器的内表面产生了一个力容器内的流体将被压缩并产生了个压力表压力1bar表示每平方厘米上受到10牛顿的力压力和力在压力的作用下，气缸活塞向前伸出，此推力等于压力×有效作用面积

Thrust=D240PpDmmPbar这里D=气缸缸径mmP=压力bar.用牛顿来表示1bar=100000N/m2

压力和力作用在气缸缸桶内部的力相当于气缸的投影面积×压力lDF=D

.l.P10这里D=气缸内径mml=受压腔室长度mmP=压力bar压力和力压力和力如果气缸活塞两侧同时受到压力作用。气缸活塞杆将在压差作用下向右伸出。如果是双活塞杆气缸的话，那么气缸活塞杆将保持在原位。压力和力平衡式阀芯，压力作用在任何一个气口都不会引起阀芯的动作。因为阀芯左右的受力面积都是相等的。P1和P2供气和排气压力。P1P2压力和力平衡式阀芯，压力作用在任何一个气口都不会引起阀芯的动作。因为阀芯左右的受力面积都是相等的。P1和P2供气和排气压力。P1P2各压力单位之间的关系五、气体的控制规律气体的状态

对于一定质量的气体来说，压力、体积、温度表明了气体所处的状态。对于一定质量的气体，状态方程可以表示成

如果某一个状态设为常值，那么我们可以得到如下的状态方程等温变化等压变化等容变化P.V=常量=常量VT=常量PT等温变化（波义尔定律BOYLES）对于一定质量的气体，在温度不变的条件下，压力和它的体积成反比在等温变化的情况下，空气压缩与膨胀的过程中，热量变化是极其缓慢的。0246816024681012VolumeVPressurePbarabsoluteP1.V1=P2.V2=constant1012141416在等温变化的情况下，空气压缩与膨胀的过程中，热量变化是极其缓慢的。02468160246810121012141416VolumeVPressurePbarabsoluteP1.V1=P2.V2=constant对于一定质量的气体，在温度不变的条件下，压力和它的体积成反比等温变化（波义尔定律BOYLES）等压变化（查理定律CHARLES）对于一定质量的气体，在压力不变的条件下，气体体积的增加和温度成正比。在没有摩擦的情况下，气体的体积会在常压下变化。一定压力下，温度每升高1℃，对于一定质量的气体，其体积增加1/273

0oCelsius=273K00.250.50.7512-60-40-200204060VolumeTemperatureCelsius1.251.51.7580100293KV1V2T1(K)T2(K)

=c=等压变化（查理定律CHARLES）对于一定质量的气体，在压力不变的条件下，气体体积的增加和温度成正比。在没有摩擦的情况下，气体的体积会在常压下变化。一定压力下，温度每升高1℃，对于一定质量的气体，其体积增加1/273

0oCelsius=273K00.250.50.7512-60-40-200204060VolumeTemperatureCelsius1.251.51.7580100366.25KV1V2T1(K)T2(K)

=c=对于一定质量的气体，在体积不变的条件下，气体的压力和温度成正比

20oC时10bar绝对压力的压缩空气在温度达到60oC时，空气压力会增加2.05bar。

0oCelsius=273K等容变化051020-60-40-200204060TemperatureCelsius158010002468bar10121416P1P2T1(K)T2(K)

=c=barabsolute等容变化对于一定质量的气体，在体积不变的条件下，气体的压力和温度成正比

20oC时10bar绝对压力的压缩空气在温度达到60oC时，空气压力会增加2.05bar。

0oCelsius=273K051020-60-40-200204060TemperatureCelsius158010002468bar10121416P1P2T1(K)T2(K)

=c=barabsolute对于一定质量的气体，在体积不变的条件下，气体的压力和温度成正比

20oC时10bar绝对压力的压缩空气在温度达到60oC时，空气压力会增加2.05bar。

0oCelsius=273K051020-60-40-200204060TemperatureCelsius158010002468bar10121416P1P2T1(K)T2(K)

=c=barabsolute等容变化对于一定质量的气体，在体积不变的条件下，气体的压力和温度成正比

20oC时10bar绝对压力的压缩空气在温度达到60oC时，空气压力会增加2.05bar。

0oCelsius=273K0510-60-40-200204060barabsoluteTemperatureCelsius158010002468bar10121416P1P2T1(K)T2(K)

=c=等容变化综合等压、等温、等容变化三个过程，当气体的三个状态都发生变化时，那么体积、压力、温度之间的关系满足下列气体状态方程。=常量P1.V1T1P2.V2T2=气体状态方程理论上，气体的体积被瞬间压缩时，这样一个过程叫做绝热变化过程。（即，热量没有时间通过气缸缸桶与外界发生热交换。）2468024681012bara101214141616PV1.4=c绝热过程PV1.2=c多变过程PV=c等温变化Volume0绝热变化对于绝热压缩和膨胀过程，有PVn=c

对于空气n=1.4

另外，如果气缸的空气压缩和膨胀过程很快，但是还是有一部分热量通过气缸缸桶与外界发生了热交换，那么n值可以取到1.3左右或更小的值。实际应用中，气缸作为吸收震动使用时，那么在压缩时肯定会有一定的热量损失。这时气缸的压缩特性是介于绝热变化和等温变化之间的一种变化。根据压缩率的不同，指数n将小于绝热指数值1.4，常使用PV1.2=c

来表示多变过程。多变过程小孔流动阀的流量特性可以由流量系数表示。象：

“C”,“b”,“Cv”,“Kv”。测定气动元件流量最准确的方法是通过“C”(气导)and“b”(临界压力比)，在ISO6358标准中规定了测定方法。P1P2流通能力Cv值有效截面积S值S≈18Cv又称水流量，在温度为15.5℃，流经压差为1psi(6.89kPa)的阀门测得的流量系数，用来表示气动元件通流能力的大小，即允许通过流量的大小六、气动元件的流量特性小孔流动从曲线个可以找到临界压力比“b”，“b”

代表空气流速达到声速时P2与P1的比值。声速流临界压力比b=0.52800.528100.10.20.30.40.5Flowdm3/sfreeairP2/P1亚声速流小孔流动亚声速流动即1<（P1+0.1）/(P2+0.1)<2时q=248S[ΔP