Зависимость расхода воздуха от давления

Под действием вентилятора в трубопроводе создается воздушный поток. Важными параметрами воздушного потока являются его скорость, давление, плотность, массовый и объемный расходы воздуха.

Расходы воздуха объемный Q, м 3 /с, и массовый М, кг/с, связаны между собой следующим образом:

; , (3)

где F – площадь поперечного сечения трубы, м 2 ;

v – скорость воздушного потока в заданном сечении, м/с;

ρ – плотность воздуха, кг/м 3 .

Давление в воздушном потоке различают статическое, динамическое и полное.

Статическим давлением Р_ст принято называть давление частиц движущегося воздуха друг на друга и на стенки трубопровода. Статическое давление отражает потенциальную энергию воздушного потока в том сечении трубы, в котором оно измерено.

Динамическое давление воздушного потока Р_дин, Па, характеризует его кинетическую энергию в сечении трубы, где оно измерено:

.

Полное давление воздушного потока определяет всю его энергию и равно сумме статического и динамического давлений, измеренных в одном и том же сечении трубы, Па:

Отсчет давлений можно вести либо от абсолютного вакуума, либо относительно атмосферного давления. Если давление отсчитывается от нуля (абсолютного вакуума), то оно называется абсолютным Р. Если давление измерять относительно давления атмосферы, то это будет относительное давление Н.

Атмосферное давление равно разности полных давлений абсолютного и относительного

Давление воздуха измеряют Па (Н/м 2 ), мм водяного столба или мм ртутного столба:

1 мм вод. ст. = 9,81 Па; 1 мм рт. ст. = 133,322 Па. Нормальное состояние атмосферного воздуха соответствует следующим условиям: давление 101325 Па (760 мм рт. ст.) и температура 273К.

Плотность воздуха есть масса единицы объема воздуха. По уравнению Клайперона плотность чистого воздуха при температуре 20ºС

кг/м 3 .

где R – газовая постоянная, равная для воздуха 286,7 Дж/(кг × К); T – температура по шкале Кельвина.

Уравнение Бернулли. По условию неразрывности воздушного потока расход воздуха постоянен для любого сечения трубы. Для сечений 1, 2 и 3 (рис. 6) это условие можно записать так:

;

. (4)

При изменении давления воздуха в пределах до 5000 Па плотность его остается практически постоянной.

В связи с этим:

;

Изменение давления воздушного потока по длине трубы подчиняется закону Бернулли. Для сечений 1, 2 можно написать

(5)

где Dр_1,2 – потери давления, вызванные сопротивлением потока о стенки трубы на участке между сечениями 1 и 2, Па.

С уменьшением площади поперечного сечения 2 трубы скорость воздуха в этом сечении увеличится, так что объемный расход останется неизменным. Но с увеличением v₂ возрастет динамическое давление потока. Для того, чтобы равенство (5) выполнялось, статическое давление должно упасть ровно на столько, на сколько увеличится динамическое давление.

При увеличении площади сечения динамическое давление в сечении упадет, а статическое ровно на столько же увеличится. Полное же давление в сечении останется величиной неизменной.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Как то на паре, один преподаватель сказал, когда лекция заканчивалась – это был конец пары: "Что-то тут концом пахнет". 8432 – | 8045 – или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

Давление

Давление. Выбор оптимального рабочего давления сжатого воздуха для пневматических устройств и систем является одним из важнейших условий их эффективной эксплуатации. Повышение уровня давления позволяет уменьшить размер силовых исполнительных устройств при неизменном развиваемом усилии, что в некоторых случаях имеет решающее значение. Однако, при повышении давления увеличивается расход сжатого воздуха в системах управления и возрастает шум.

На основании опыта эксплуатации и технических характеристик пневматических устройств рекомендуются следующие значения давления на входе: для пневмоприводов различных машин и систем механизации станков, прессов и т. д. 0,6—1 МПа и выше, если размер исполнительных механизмов играет решающую роль (например, у пневмоприводов многоэлектродных сварочных машин); для пневматических систем автоматического управления (построенных на устройствах высокого давления) 0,4—0,6 МПа; для ручного инструмента, трамбовок, вибраторов 0,4—0,6 МПа; для форсунок, пескоструйных аппаратов, краскораспылителей, обдувочных сопел, распушающих устройств 0,2—0,4 МПа.

При значительном количестве потребителей воздуха с разным уровнем давления целесообразно иметь сети высокого 0,7—1 МПа и выше, и низкого 0,2— 0,4 МПа давлений, что дает экономию энергетических затрат на производство сжатого воздуха. Для снабжения потребителей сжатого воздуха давлением свыше 0,8 МПа обычно применяют индивидуальные или дожимающие компрессоры.

При выборе давления необходимо принимать во внимание возможные его колебания в заводской сети при одновременном подключении большого числа потребителей и потери давления при транспортировании воздуха по трубопроводу от компрессорной до потребителя. В правильно построенных пневмосетях предприятий колебания давления обычно не превышают 0,05 МПа, а потери давления 5—10% от рабочего давления.

Расход

Расход. При определении расхода сжатого воздуха обычно применяют следующий порядок расчета. По каталожным или расчетным данным определяют расход воздуха для единицы оборудования каждого типа и размера. Для практических целей можно пользоваться средними значениями расхода воздуха для различных потребителей, учитывающими увеличение утечек в процессе эксплуатации, которое может привести к увеличению первоначального расхода воздуха на 20—30% и более.

При определении расхода воздуха для большого числа потребителей, работа которых связана определенной последовательностью в соответствии с заданным циклом, следует найти для каждого потребителя количество воздуха на одно срабатывание и на цикл, а затем суммировать полученные результаты. Подсчитанный таким образом расход за цикл надо умножить на число циклов за определенное время.

Для определения производительности компрессора или диаметра питающих воздухопроводов необходимо знать величину максимального одновременного расхода воздуха для группы снабжаемых потребителей.

К групповому расходу воздуха следует добавить расход на утечки воздуха в магистральных и цеховых воздухопроводах. Утечки воздуха во внешних (магистральных) воздухопроводах обычно невелики и составляют не более 1—2% общего расхода, в цеховых воздухопроводах потери от утечек составляют 8 — 10%.

Энергетические затраты могут быть снижены за счет: замены пневмоцилиндров двухстороннего действия пневмоцилиндрами одностороннего действия с возвратом под действием силы тяжести или пружины; применения пониженного давления в центральной части системы управления и для холостых ходов пневмоцилиндров; организации сетей с различными уровнями давления и др.

Материал из справочника «Пневматические устройства и системы в машиностроении» под ред. Е.В.ГЕРЦ

Под действием вентилятора в трубопроводе создается воздушный поток. Важными параметрами воздушного потока являются его скорость, давление, плотность, массовый и объемный расходы воздуха.

Расходы воздуха объемный Q, м 3 /с, и массовый М, кг/с, связаны между собой следующим образом:

; , (3)

где F – площадь поперечного сечения трубы, м 2 ;

v – скорость воздушного потока в заданном сечении, м/с;

ρ – плотность воздуха, кг/м 3 .

Давление в воздушном потоке различают статическое, динамическое и полное.

Статическим давлением Р_ст принято называть давление частиц движущегося воздуха друг на друга и на стенки трубопровода. Статическое давление отражает потенциальную энергию воздушного потока в том сечении трубы, в котором оно измерено.

Динамическое давление воздушного потока Р_дин, Па, характеризует его кинетическую энергию в сечении трубы, где оно измерено:

.

Полное давление воздушного потока определяет всю его энергию и равно сумме статического и динамического давлений, измеренных в одном и том же сечении трубы, Па:

Отсчет давлений можно вести либо от абсолютного вакуума, либо относительно атмосферного давления. Если давление отсчитывается от нуля (абсолютного вакуума), то оно называется абсолютным Р. Если давление измерять относительно давления атмосферы, то это будет относительное давление Н.

Атмосферное давление равно разности полных давлений абсолютного и относительного

Давление воздуха измеряют Па (Н/м 2 ), мм водяного столба или мм ртутного столба:

1 мм вод. ст. = 9,81 Па; 1 мм рт. ст. = 133,322 Па. Нормальное состояние атмосферного воздуха соответствует следующим условиям: давление 101325 Па (760 мм рт. ст.) и температура 273К.

Плотность воздуха есть масса единицы объема воздуха. По уравнению Клайперона плотность чистого воздуха при температуре 20ºС

кг/м 3 .

где R – газовая постоянная, равная для воздуха 286,7 Дж/(кг × К); T – температура по шкале Кельвина.

Уравнение Бернулли. По условию неразрывности воздушного потока расход воздуха постоянен для любого сечения трубы. Для сечений 1, 2 и 3 (рис. 6) это условие можно записать так:

;

. (4)

При изменении давления воздуха в пределах до 5000 Па плотность его остается практически постоянной.

В связи с этим:

;

Изменение давления воздушного потока по длине трубы подчиняется закону Бернулли. Для сечений 1, 2 можно написать

(5)

где Dр_1,2 – потери давления, вызванные сопротивлением потока о стенки трубы на участке между сечениями 1 и 2, Па.

С уменьшением площади поперечного сечения 2 трубы скорость воздуха в этом сечении увеличится, так что объемный расход останется неизменным. Но с увеличением v₂ возрастет динамическое давление потока. Для того, чтобы равенство (5) выполнялось, статическое давление должно упасть ровно на столько, на сколько увеличится динамическое давление.

При увеличении площади сечения динамическое давление в сечении упадет, а статическое ровно на столько же увеличится. Полное же давление в сечении останется величиной неизменной.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: На стипендию можно купить что-нибудь, но не больше. 9031 – | 7258 – или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно