Питання. 1. Загальні відомості про процеси

1. Загальні відомості про процеси.

2. Рівняння Бернуллі.

3. Рівняння неперервності газового потоку.

4. Витратні характеристики систем.

5. Втрати тиску в системах.

6. Основи розподілу газового потоку.

7. Повітряні струмини і спектри всмоктування.

8. Силова дія повітряних струмин.

9. Витання механічних частинок у газовому потоці.

1. Загальні відомості про процеси.

У пневматичних системах і приводах в якості енергоносія (робочого тіла) використовуються гази.

Процеси руху газів супроводжуються внутрішніми термодинамічними змінами робочого тіла. Тому динаміка газів значною мірою відрізняється від гідравліки і нехтують такими відмінностями в техніці малих, близьких до атмосферних перепадів тисків і температур, при малих тискахі швидкостях потоків.

Найбільш загальним термодинамічним процесом пневматичних систем є політропний. Рівняння такого процесу має вигляд:

де: P­ – тиск; V – об’єм газу; n – показник політропи (n=1,25 1,35).

2. Рівняння Бернуллі

де: – густина; g – прискорення вільного падіння; h – висота стовпа газу; Р – статичний тиск; – швидкість потоку; – газова стала; Т– температура; n – показник політропи.

Першим членом рівняння нехтують, як правило, а останнім - при незначних перепадах тиску і швидкостях потоку < ЗО м/с.

3. Рівняння неперервності газового потоку.

В аеродинаміці рівняння неперервності газового потоку подається у формі сталості масових витрат газу.

де: М – масові витрати газу; – площа перерізу газопроводу; – швидкість потоку.

4. Витратні характеристики систем.

В пневматичних системах реальні масові витрати визначаються виразом:

де: , – відповідно тиск і густина газу в об'ємі, з якого він витікає;

коефіцієнт витрат.

де: – коефіцієнт швидкості потоку; - коефіцієнт звуження струмин; – температурний коефіцієнт.

де: – коефіцієнт місцевого опору (для більшості отворів ).

Коефіцієнт звуження струмини залежить від перепаду тиску

(див. табл.1.).

Таблиця. 1.

	1,0	0,9	0,8	0,7	0,6	0,53
	0,64	0,64	0,65	0,67	0,71	0,74

Перепад тисків відповідає критичному, за межами якого

масові витрати не змінюються, що наглядно представляється характеристикою (рис.1).

Рис.1. Витратна характеристика системи.

При цьому = 0,74.

Температурний коефіцієнт:

Критичним значенням масових витрат відповідають критичні швидкості потоку:

6. Основи розподілу газового потоку.

В практиці використання пневматичних систем часто зустрічаються розгалужені системи і виникає питання правильного розподілу газу по ділянках газопроводу.

Для нормального функціонування систем втрати тиску у всіх відводах мають бути однаковими.

Для досягнення наведеного часто застосовують трубопроводи сталого cтатичного тиску (рис. 2)

Рис.2. Трубопроводи сталого статичного тиску,

а – всмоктувальний; б – нагнітальний.

Такі трубопроводи забезпечують при однакових діаметрах отворів сталі витрати по всій довжині трубопроводу.

При цьому витрати в отворі:

де: – коефіцієнт витрат (для > 60°, – 0,61 0,62); – площа перерізу отвору; – швидкість потоку в отворі.

При витіканні газу в атмосферу:

де: – манометричний тиск в трубопроводі; – густина газу.

При створені систем треба пам'ятати, що при значному зменшенні кута установки відводу а можуть спричинити втрату транспортуючої здатності отворів, а збільшення – призведе до зворотного потоку.

7. Повітряні струмини і спектри всмоктування.

Повітряна струмина - це потік повітря кінцевих розмірів, який рухається в певному напрямку під дією гравітаційного або механічного напору.

Створюються струмини насадками. Вони бувають вільними (необмеженими), невільними (обмеженими), затопленими, які рухаються в одному з ними середовищі, і незатопленими, які рухаються в відмітному від них середовищі.

Залежно від умов витікання струмини діляться на осьові, радіальні і веєрні (рис.З).

Рис. З. Схеми струмин:

а - осьова; б - радіальна; в - веєрна.

8. Силова дія повітряних струмин.

Повітряна струмина, яка зустрічає на своєму шляху перепону дію на неї з силою, яка визначається:

де: с – коефіцієнт аеродинаміки, який визначається співвідношенням площ і матеріалом перепони; – площа перерізу струмини, в межах якої остання діє на перепону.

9. Витання механічних частинок у газовому потоці.

Поняття витання механічних частинок в газовому потоці використовується при дослідженнях і створені установок і систем для транспортування матеріалів. Витання відповідає моменту зависання механічної частинки в потоці, тобто утриманню частинки матеріалу від падіння газовим потоком.

Пояснюється рівновагою сили тяжіння, яка діє на частинку (рис.4) і сили дії на неї газового потоку.

Рис.4. Схема дії сил на частинку в газовому потоці.

Для досягнення рівноваги частинки при умові:

де: – площа проекції на потік.

Така рівновага досягається при певній швидкості потоку, яка шшшш швидкості витання:

Оскільки існує проблема визначення коефіцієнта аеродинаміка то швидкість витання, як правило визначається експериментально.

Для транспортування матеріалів реальна швидкість потоку повинна бути більшою від швидкості витання. Підйом частинки у вертикальному трубопроводі здійснюється зі швидкістю, що відповідає різниці швидкості потоку і швидкості витання.

Тема: Основи теорії і розрахунку пневматичних приводів і обладнання.

Мета: Ознайомитися з основами теорії і розрахунку пневматичних приводів машин і обладнання.

Дата добавления: 2014-11-29