Питання
Загальні відомості про процеси.
Рівняння Бернуллі.
Рівняння неперервності газового потоку.
Витратні характеристики систем.
Втрати тиску в системах.
Основи розподілу газового потоку.
Повітряні струмини і спектри всмоктування.
Силова дія повітряних струмин.
Витання механічних частинок у газовому потоці.
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).
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.
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.
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.