Gaasiseaduste rakendamine inseneriteaduses. Gaaslahenduse tehniline rakendus Gaaslahendus on elektriliste, optiliste ja termiliste nähtuste kogum, mis kaasneb elektrivoolu läbimisega.
Gaasidel on mitmeid omadusi, mis muudavad need asendamatuks väga paljudes tehnilistes seadmetes. Kõik gaaside käitumise tunnused, mis võimaldavad neid praktikas kasutada, saab kindlaks teha olekuvõrrandi (3.9.9) abil.
Gaas - kokkusurutud elastne keha
Nagu olekuvõrrandist järeldub, on gaasi poolt anuma seintele avaldatav rõhk
(Z-11-1)
See rõhk kaob ainult m -> 0 (gaasi peaaegu pole) või V -* oo (gaas on lõpmatuseni paisunud) ja ka T -1 > O (gaasimolekulid ei liigu) juures.
Seintele mõjuv gaasirõhu jõud F = pS on elastsusjõu erivorm. Gaas on nagu vedru, mis on alati kokku surutud. On oluline, et väikese massiga gaas suudaks tekitada suhteliselt suure rõhu.
Gaasi rõhu juhtimine
Gaasi rõhku saab muuta selle ruumala või temperatuuri muutmisega. Lisaks on gaasi rõhu jõudu lihtne reguleerida ilma selle mahtu või temperatuuri muutmata. Gaas on kokkusurutud "vedru", mille "jäikust" saab kiiresti muuta, kasutades gaasi rõhu otseselt proportsionaalset sõltuvust selle massist (vt valem (3.11.1)). Suurendades gaasi massi mis tahes suletud ruumis, saame rõhku suurendada. Nad teevad seda näiteks autorehvi või jalgpalli palli õhuga täis pumbates. Osa gaasist anumast vabastades väheneb selle rõhk.
Gaaside kõrge kokkusurutavus
Gaasid, eriti atmosfäärilähedasel rõhul, on vedelike ja tahkete ainetega võrreldes kergesti kokku surutavad. See tähendab, et väike rõhumuutus muudab nende mahtu märgatavalt. Vastupidi, mahu oluline muutus ei too kaasa suurt rõhu muutust.
Gaasi suure kokkusurutavuse tõttu muutub selle survejõud paisumisel või kokkusurumisel vähe. Seetõttu teeb gaas, lükates kolvi, pika vahemaa jooksul ära märkimisväärse töö.
Gaaside hea kokkusurutavus võimaldab neid suurtes kogustes hoida silindrites, mis on mugavad ladustamiseks. Surumaagaas transporditakse torude kaudu tuhandete kilomeetrite kaugusele.
Gaasi mahu sõltuvus temperatuurist
Gaaside maht suureneb oluliselt temperatuuri tõustes. 1 °C võrra kuumutamisel suureneb konstantsel rõhul gaasi maht sadu kordi rohkem kui vedelate ja tahkete kehade maht.
Tehnoloogias kasutatakse kõiki loetletud gaaside omadusi.
Gaas - amortisaator
Riis. 3.16
Nii töötab auto- või jalgrattarehv. Kui ratas põrkab vastu muhku, deformeerub selles oleva õhuga rehv (joonis 3.16) ja rattatelje poolt vastuvõetud tõuge on oluliselt pehmenenud. Kui rehv oleks jäik, hüppaks telg konarlikule kõrgusele või rohkemgi.
Gaas - mootorite töökorpus
Gaaside suur kokkusurutavus ning nende rõhu ja mahu tugev sõltuvus temperatuurist muudavad gaasi surugaasil töötavates mootorites ja soojusmootorites "mugavaks" töövedelikuks.
Gaasi omadus mitte säilitada oma kuju, madal tihedus ja võime reguleerida rõhku teevad gaasist ühe kõige arenenuma amortisaatori.
Surugaasil, eriti suruõhul töötavates mootorites gaas (õhk) paisub tänu heale kokkusurutavusele ja töötab peaaegu konstantsel rõhul. Suruõhk, avaldades survet kolvile, avab uksed bussides, metroorongides ja elektrirongides. Suruõhk juhib raudteevagunite ja veoautode õhkpidurite kolbe. Käitatakse pneumaatilist haamrit ja muid pneumaatilisi tööriistu suruõhk.
Isegi kosmoselaevadel on väikesed reaktiivmootorid, mis töötavad surugaasil - heeliumil. Nad suunavad laeva õigel viisil.
Autode, traktorite, lennukite ja reaktiivmootorite sisepõlemismootorites kasutatakse kõrge temperatuuriga gaase töövedelikuna, mis käitab kolvi, turbiini või raketti.
Põlevsegu (näiteks bensiin ja õhuaurud) põletamisel silindris tõuseb temperatuur järsult, rõhk kolvile suureneb ja gaas paisudes töötab kogu kolvikäigu pikkuses (joonis 3.17). ).
Praktikas saab mootorites töövedelikuna tõhusalt kasutada ainult gaasi. Vedeliku või tahke aine kuumutamine gaasiga samale temperatuurile põhjustaks kolvi vaid vähese liikumise.
Iga tulirelv on sisuliselt soojusmasin. Töövedelik on siin ka gaas - lõhkeainete põlemisproduktid. Gaasisurve jõud surub kuuli aukust välja või mürsu püstoli suust välja. Ja on oluline, et see jõud töötaks kogu kanali pikkuses. Seetõttu on kuuli ja mürsu kiirused tohutud: sadu meetreid sekundis.
haruldased gaasid
Tehnoloogias edukalt kasutatud gaaside kasulikud omadused mängivad mõnel juhul negatiivset rolli. Gaasist on raske vabaneda, s.t saada gaasi anumas väga madalal rõhul - vaakumis, kui gaasimolekulid põrkuvad mitte omavahel, vaid ainult anuma seintega.
Kõrgvaakumit on vaja paljudel juhtudel ja peamiselt elektronkiiretorudes ja muudes vaakumseadmetes. Mõnikord on vaja luua vaakum väga suurtes kogustes, näiteks tohututes osakeste kiirendites või simuleerida kosmost. Houstoni (USA) ühe suurima simulaatori läbimõõt on 22 m ja kõrgus 15-korruseline (40 m). Kui astronaudid Kuule maandusid, tegi varumeeskond simulaatoris samu toiminguid. See võimaldas suunata astronautide tegevust ettenägematute õnnetuste korral.
Kõrgvaakumit on vaja ka paljudel muudel eesmärkidel, eelkõige metallide oksiidivabaks sulatamiseks, soojusisolatsiooni tekitamiseks, näiteks termostesse.
Tavalised kolbpumbad muutuvad ebaefektiivseks gaaside lekkimise tõttu kolvi ja silindri seinte vahel. Nende abil ei ole võimalik saavutada rõhku alla kümnendiku millimeetri elavhõbedast. Gaaside pumpamiseks on vaja kasutada mitmesuguseid keerukaid seadmeid.
Praegu on temperatuuril 30 K saavutatud kuni 10-12 Pa rõhku. Kui see jahutatakse vedela heeliumi temperatuurini (= 5 K), peaks rõhk olema 10–31 Pa. See rõhk ei ole enam mõõdetav. Gaasi kontsentratsioon sellisel rõhul on n ~ 3 10"11 m~3. See tähendab, et näiteks molekul lendab läbi kuubi, mille külg on 1 m kord 3 aasta jooksul. Isegi rõhk galaktikatevahelises välimises ruum on palju suurem: 10 27 Pa. A meie galaktika sees on rõhk 10-15 Pa.
Hõõglahendus - iseseisev gaasilahendus, mis viiakse läbi madalal rõhul. Hõõglahendus hõlmab kahte peamist ala: -1 - mittevalgustav ala, mis asub vahetult katoodi kõrval (katoodi tume ruum; -2 - helendav ala (positiivne helendav sammas). Välimus ja parameetrite jaotus normaalsel hõõgumisel
HÄNGLAHENDUSE KASUTAMINE: ZENAILITRONIDES Zener-diood on kaheelektroodiline gaaslahendus- ehk pooljuhtseade, mille pinge muutub veidi, kui selles voolav vool muutub (teatud piirides). S. kasutatakse konstantse pinge säilitamiseks elektriahela antud sektsioonis, näiteks pinge stabilisaatorites. Parameetrilises pingeregulaatoris Zener-dioodi sisselülitamise skeem
HÕENDLAHENDUSE KASUTAMINE: THYRATRONIDES Thyratron on kolmeelektroodiline ioonseade, millel on hõõglamp külmkatoodiga ehk hõõglahendus seadet täitvas gaasikeskkonnas.T. kasutatakse laialdaselt peamiselt ahelates võimsate elektrivoolu impulsside moodustamiseks (peamiselt radarijaamade saatjate modulaatorite lülitusseadmetena).
Sädelahendus - - mittestatsionaarne elektrilahendus gaasis, mis tekib elektriväljas gaasirõhul kuni mitu atmosfääri. Sädelahendus on heledate siksak-kanalite kiire kujul. säde, üks elektrilahenduse vorme gaasides; tekib tavaliselt atmosfäärirõhu suurusjärgus ja sellega kaasneb iseloomulik heliefekt - sädeme "pragu". Looduslikes tingimustes on I. p. kõige sagedamini täheldatud välgu kujul
SÄDETÜHJENDUSE KASUTAMINE: I. r. leidnud mitmesuguseid tehnilisi rakendusi. Tema abiga käivitatakse plahvatusi ja põlemisprotsesse, mõõdetakse kõrgeid pingeid; seda kasutatakse spektroskoopilises analüüsis, elektriahela lülitites, metalli ülitäpse töötlemise jaoks. See põhineb sädelahenduse spetsiifilisel mõjul materjalile. Võimaldab saada suure täpsusega ja madala pinnakaredusega tooteid Electrospark pliiats. Skeem Kaasaskantav elektriline sädeme veadetektor
Kaarlahendus on iseseisev tühjenemine gaasis, mis toimub suhteliselt madala pinge ja suure voolutihedusega. Kaarlahenduse peamine põhjus on kuuma katoodi intensiivne termiline emissioon. RAKENDUS Elektrikaar on üks iseseisva kaarelahenduse liike gaasis, mille puhul tühjenemisnähtused on koondunud kitsasse eredalt helendavasse plasmafilamenti. Elektroodide horisontaalse paigutuse korral on see juhe tühjenemisega kuumutatud gaasi tõusvate voolude toimel kaarekujuline.
PÜHHA ELMO TULDID PÜHA ELMO TULDID (koroonalahenduse vorm), elektrilahendused atmosfääris helendavate tuttide kujul, mida mõnikord täheldatakse maapinnast kõrgemale tõusvate kõrgete objektide teravates otstes. E. o. tekkinud pinge korral elektriväli tipu lähedal asuvas atmosfääris saavutab see väärtuse suurusjärgus 500 v/m ja rohkem, mis esineb kõige sagedamini äikese ajal või selle lähenemisel ning talvel lumetormide ajal. Vastavalt füüsilisele olemusele E. o. on koroonalahenduse erivorm. Koroonalahendus Koronalahendus - elektriline koroona; tekib elektroodide lähedal asuva elektrivälja tugeva ebahomogeensusega. Sarnased väljad tekivad väga suure pinnakõverusega elektroodidel (punktid, õhukesed juhtmed). K. r. neid elektroode ümbritseb iseloomulik kuma, mida nimetatakse ka krooniks. Koroon ilmub sageli kõrgetele teravatipulistele objektidele elektriliini juhtmete ümber.
KORONA VÄLJENDUSE RAHALDAMINE: K. r. elektrienergia muundub peamiselt soojusenergiaks – kokkupõrgetes annavad ioonid oma liikumise energia neutraalsetele gaasimolekulidele. See mehhanism põhjustab kõrgepinge ülekandeliinidel märkimisväärseid energiakadusid. Kasulik rakendus To. leidub elektrifiltrites, elektrivärvides (eriti pulbervärvimiseks). Elektrifilter, seade hõljuvate vedelate või tahkete osakeste eemaldamiseks tööstusgaasidest nende osakeste ioniseerimise teel, kui gaas läbib koroonalahenduspiirkonda ja sellele järgnev sadestumine elektroodidele
Gaaside kasutamine tehnoloogias
Eesmärk: Uurida gaaside omadusi ja nende rakendamist tehnoloogias
hariv: kujundada refleksioon, harjumus üksteist täitmisel aidata ja toetada, kohusetundlik suhtumine täidetavasse ülesandesse;
arendamine: kõne, mälu, tähelepanu arendamine, huvi aine vastu, oskus töötada füüsiliste instrumentidega, õpikuga, lisakirjandus, oskus esile tõsta põhilist, teadmisi praktikas rakendada.
Tundide ajal
Org. hetk Kodutöö kontrollimine (kontroll) Õpilaste töö organiseerimine rühmades Rühmade sooritamine Kodutöö - punkt 4.8
I variant
1. Aine kogust mõõdetakse:
A. Molekulid
B. aatomid
G. kilogrammi
E. kg/mol
2. Molaarmass on:
A. aine mass
B. aine ühe mooli mass
B. suhteline molekulmass
D. ühe molekuli mass (üks aatom)
D. aine kogus
E. 1/12 süsinikuaatomi massist
3. Avogadro konstant on arvuliselt võrdne:
4. Isotermilise protsessi ajakava on järgmine:
A. parabool
B. sirge
B. katkendlik joon
G. kuupparabool
D. hüperbool
E. ellips
5. Gay-Lussaci seadus on matemaatiliselt kirjutatud järgmiselt:
6. Aine kogus võrdub suhtega:
G. aine mass molaarmassiks
7. Clapeyroni võrrandi konstantset väärtust nimetatakse:
A. pidev Avogadro
B. Boltzmanni konstant
B. universaalne gaasikonstant
G. absoluutne temperatuur
D. aine kogus
E. molaarmass
8. Isotermilise protsessiga:
9. Isobaarküttega:
D. temperatuur tõuseb ja rõhk väheneb
10. Isotermilise kokkusurumise korral:
V. maht suureneb ja rõhk väheneb
II variant
1. Molaarmassi mõõdetakse:
A. Molekulid
B. aatomid
G. kilogrammi
E. kg/mol
2. Charlesi seadus on matemaatiliselt kirjutatud järgmiselt:
3. Isohoorilise protsessi graafik on järgmine:
A. parabool
B. sirge
B. katkendlik joon
G. kuupparabool
D. hüperbool
E. ellips
4. Boltzmanni konstant on arvuliselt võrdne:
5. Absoluuttemperatuuri mõõdetakse: A. Fahrenheiti kraadides
B. kraadi Celsiuse järgi
V. kraadid Réaumur
G. Kelvinach
E. termomeetrid
6. Avogadro konstant on:
A. aine ühe mooli mass
B. molekulide arv aine ruumalaühiku kohta
B. molekulide arv aine moolis
D. universaalne gaasikonstant
D. aine massi ja selle molaarmassi suhe
E. aine molekulide arvu ja molekulide arvu suhe aine moolis
7. Aine kogus võrdub suhtega:
A. Molekuli (aatomi) mass molaarmassiks
B. molaarmass Avogadro konstandile
B. aine mass suhtelise molekulmassi suhtes
G. molekulide (aatomite) arv Avogadro konstandini
D. molekulide (aatomite) arv molaarmassina
E. molekuli (aatomi) mass Avogadro konstandile
8. Isobaarse protsessiga:
A. rõhu suurenemisega maht väheneb
B. rõhu suurenemisega suureneb maht
B. rõhk ja maht ei muutu
G. kui rõhk väheneb, väheneb maht
D. temperatuuri tõusuga suureneb maht
E. mahu suurenemisega temperatuur langeb
9. Isokoorilise jahutusega:
A. rõhk ja temperatuur on muutumatud
B. temperatuur tõuseb ja rõhk tõuseb
B. temperatuur on konstantne ja rõhk tõuseb
G. maht suureneb, kuid rõhk jääb muutumatuks
D. temperatuuri ja rõhu langus
E. maht ja temperatuur on muutumatud
10. Isotermilise paisumisega:
A. Temperatuur on konstantne ja rõhk väheneb
B. temperatuur on konstantne ja rõhk suureneb
B. temperatuur tõuseb ja rõhk väheneb
D. maht ja rõhk vähenevad
D. maht ja temperatuur vähenevad
E. rõhk ja temperatuur on muutumatud.
Õiged vastused:
Variant I – B B E D D D C A D B
II variant – E G B D D C D E Y A
Testiülesande tulemuste hindamise kriteeriumid:
9-10 on õige - "5"
8 on õige - "4"
6-7 on õige - "3"
< 6 верно – «2»
Nõrkadele õpilastele pakutakse füüsilist dikteerimist
P*V=const - _______ protsessi valem Isobaarse protsessi graafik on _______ Temperatuuri langusega isohoorilises protsessis on rõhk ________ Vastavalt Gay-Lussaci seadusele on ruumala suurenemisel rõhk _________ V / T = const on seaduse valem _________ Boyle'i-Mariotte'i seaduse järgi on konstantne väärtus _________ Isobaarne kuumenemine - kui temperatuur tõuseb ja rõhk ________ Kolmest graafikust - isobaarid, isotermid, isohoorid hüperbool on _______ Isotermilise kokkusurumise korral on temperatuur konstantne ja rõhk _______ Isobaarses protsessis on konstantne väärtus _______
Klass on jagatud rühmadesse, etteantud materjalide järgi koostavad õpilased klastri ja kaitsevad seda.
Gaaside omadused
Gaas (gaasiline olek) (hollandi keelest. gas, läheb tagasi teise kreeka. hpt) - üks neljast aine agregeeritud olekust, mida iseloomustavad väga nõrgad sidemed selle koostises olevate osakeste (molekulide, aatomite või ioonide) vahel, samuti nende kõrge liikuvus. Gaasiosakesed liiguvad kokkupõrgete vaheaegadel peaaegu vabalt ja kaootiliselt, mille käigus toimub järsk muutus nende liikumise olemuses. Samuti võib terminit "gaas" defineerida kui ainet, mille temperatuur on võrdne kriitilise punktiga või ületab seda, sellel temperatuuril gaasi kokkusurumine ei too kaasa vedeliku moodustumist. See on erinevus gaasi ja auru vahel. Rõhu tõstmisel muutub küllastunud aur osaliselt vedelikuks, gaas mitte.
Aine gaasiline olek tingimustes, kus sama aine stabiilse vedela või tahke faasi olemasolu nimetatakse tavaliselt auruks.
Nagu vedelikud, on ka gaasid vedelad ja peavad vastu deformatsioonile. Erinevalt vedelikest ei ole gaasidel fikseeritud ruumala ja need ei moodusta vaba pinda, vaid kipuvad täitma kogu olemasoleva mahu (näiteks anuma).
Gaasiline olek on kõige levinum aine olek universumis (tähtedevaheline aine, udukogud, tähed, planeetide atmosfäärid jne). Kõrval keemilised omadused gaase ja nende segusid on väga erinevaid – alates väheaktiivsetest inertgaasid plahvatusohtlikele gaasisegudele. Mõistet "gaas" laiendatakse mõnikord mitte ainult aatomite ja molekulide agregaatidele, vaid ka muude osakeste agregaatidele - footonidele, elektronidele, Browni osakestele ja ka plasmale.
Gaasi molekulide soojusliikumise kõige olulisem tunnus on häire (kaootiline) liikumine. Browni liikumine on ka eksperimentaalne tõestus molekulide liikumise pideva olemuse kohta.
Difusioon on ühe aine molekulide spontaanse tungimise nähtus teise ainesse. Ainete vastastikuse difusiooni tulemusena ühtlustub nende kontsentratsioon järk-järgult kõigis nende poolt hõivatud ruumala piirkondades. On kindlaks tehtud, et difusiooniprotsessi kiirus sõltub ainete tüübist ja temperatuurist.
Üks huvitavamaid molekulide liikumise juhuslikkust kinnitavaid nähtusi on Browni liikumine, mis avaldub gaasis hõljuvate aine mikroskoopiliste osakeste soojusliikumisena. Seda nähtust täheldas esmakordselt 1827. aastal R. Brown, kelle nime järgi see oma nime sai. Selliste osakeste liikumise juhuslikkus on seletatav gaasimolekulide impulsside eri suundadest osakesele ülekandumise juhuslikkusega. Browni liikumine on seda märgatavam, mida väiksem on osake ja seda kõrgem on süsteemi temperatuur. Sõltuvus temperatuurist näitab, et molekulide kaootilise liikumise kiirus suureneb temperatuuri tõustes, mistõttu seda nimetatakse soojusliikumiseks.
gaasi moodi
Amortisaatorit võib julgelt nimetada iga auto vedrustuse kõige olulisemaks komponendiks. Ilma selle väikese sõlmeta oleks sõitmine auto kere pideva vertikaalse kõikumise tõttu lihtsalt väljakannatamatu. Auto amortisaator mängib omamoodi amortisaatori rolli, summutades vedrude, vedrude või väändevarraste vibratsiooni. Auto kere mass jaotub vedrustusvedrudele nii, et viimased surutakse sõltuvalt auto kaalust ja vedrude jäikusest pidevalt teatud määral kokku. Seega on auto igal rattal keha suhtes nii üles-alla liikumise võimalus. Tänu sellele saavutatakse iga ratta pidev kontakt teepinnaga, olenemata sellest, kas ratas põrkab vastu muhku või auku. Aga kui amortisaatorit poleks, siis poleks vedrude vibratsiooni tõttu kontakt teega konstantne. Tõenäoliselt on paljudele tuttavad aistingud, kui auto rattad hakkavad põrkama vähimagi konarusi korral ja isegi kiirusel 30 km/h halveneb kontroll auto üle. Sellised sümptomid räägivad lihtsalt ebaõnnestunud amortisaatorist. Eelnevast võib aru saada, et amortisaatori ülesanne on summutada vedrude liigset vibratsiooni ja tagada rataste pidev kontakt teepinnaga. Amortisaatorite sordid Kui küsite mõnelt juhilt, mis tüüpi amortisaatoreid ta teab, on vastus umbes selline: õli, gaasiõli ja gaas. Ja see on põhimõtteliselt vale, kuna absoluutselt kõik auto amortisaatorid sisaldavad õli või muud vedelikku (sellest lähemalt hiljem). Õigemini võib amortisaatorid jagada õliks ja gaasiks. Ja kui te ei puuduta igasuguseid pneumaatilisi ja reguleeritavaid vedrustusi, siis on olemas ühe- ja kahetorulised amortisaatorid. Kahe toruga õli (hüdrauliline) amortisaator Hüdrauliline kahetoruline amortisaator on kõige lihtsam, odavam ja kahjuks ka kõige ebastabiilsem. Kahetoruline amortisaator koosneb järgmistest komponentidest: silindriline korpus (mahuti); töösilinder; töösilindrisse sisseehitatud otsetakti (kompressioon) ventiil; kolb; kolvi sisseehitatud tagasilöögiklapp (tagasilöögiklapp); varud; korpus. Töösilinder asub amortisaatori korpuses, mis toimib ka reservuaarina ja on täidetud teatud koguse õliga. Kolb on ühendatud vardaga ja asub töösilindris. Sellise amortisaatori tööpõhimõte on väga lihtne. Kompressiooniga töötamisel liigub kolb koos vardaga alla ja tõrjub õli läbi esikäiguklapi töösilindrist amortisaatori korpusesse. Sel juhul surutakse paagi ülemises osas olev õhk veidi kokku. Tagasilöögil liigub kolb vastupidises suunas ja läbi tagasilöögiklapi juhib õli korpusest töösilindrisse. Hüdraulilisel amortisaatoril on mitmeid tõsiseid puudusi. Peamine puudus on kuumus. Teatavasti põhjustab ühe energia väljasuremine teise tekkimist ja amortisaatoris - vedru kompenseeritud vibratsioonid muutuvad ja õli soojeneb vastavalt. Kahetorulise disaini ja suhteliselt väikese mahu tõttu soojeneb õli kiiresti, kuid jahtub halvasti. See probleem tekitab automaatselt järgmise – õlivahu. Selle vastu ei saa kuidagi võidelda, kuid kogenud autojuhid püüavad väga sageli aeratsioonist lahti saada, täites uue amortisaatori õliga, mida nimetatakse "silmadele".
Gaas kui mootorite töövedelik
Töösoojus - soojustehnikas ja termodünaamikas tinglik mitteasendatav materiaalne keha, mis paisub, kui sellele soojust tarnida, ja tõmbub kokku jahtumisel ning soojusmasina töökeha liikumisel. Teoreetilises arenduses on töövedelikul tavaliselt ideaalse gaasi omadused.
Praktikas on soojusmasinate töövedelik süsivesinikkütuste (bensiin, diislikütus jne) või veeauru põlemisproduktid, millel on kõrged termodünaamilised parameetrid (algsed: temperatuur, rõhk, kiirus jne).
Külmutusmasinad kasutavad freoone, heeliumi,
THERMAL ENGINE, masin soojusenergia muundamiseks mehaaniliseks tööks. Soojusmasinas paisub gaas, mis surub kolvile, pannes selle liikuma, või turbiini ratta labadele, käskides sellel pöörlema hakata. Kolbmootorite näideteks on aurumasinad ja sisepõlemismootorid (ja diiselmootorid). Mootoriturbiinideks on gaas (näiteks lennukite turboreaktiivmootorites) ja aur.
Kolbsoojusmootorites paisub kuum gaas silindris, liigutades kolvi ja tehes seeläbi mehaanilist tööd. Kolvi sirgjoonelise edasi-tagasi liikumise võlliks muutmiseks kasutatakse tavaliselt väntmehhanismi.
Välispõlemismootorites (näiteks aurumootorites) soojendatakse töövedelikku kütuse põletamisel väljaspool mootorit ning gaas (aur) juhitakse silindrisse kõrgel temperatuuril ja rõhul. Kolvi paisuv ja liigutav gaas jahtub ja selle rõhk langeb atmosfäärilähedasele tasemele. See heitgaas eemaldatakse silindrist ja seejärel juhitakse sellesse uus osa gaasi - kas pärast seda, kui kolb naaseb algasendisse (ühe toimega mootorites - ühetoimelise sisselaskeavaga) või tagaküljelt kolvist (kahetoimelistes mootorites). Viimasel juhul naaseb kolb paisuva uue gaasikoguse toimel algsesse asendisse ja ühetoimelistel mootoritel naaseb kolb oma algasendisse väntvõllile paigaldatud hooratta abil. Kahepoolse toimega mootorites on võlli iga pöörde kohta kaks töötakti ja ühekordse toimega mootorites ainult üks; seetõttu on esimesed mootorid samade mõõtmete ja kiirustega kaks korda võimsamad.
Sisepõlemismootorites saadakse kolvi liigutav kuum gaas kütuse ja õhu segu põletamisel otse silindris.
Töövedeliku ja heitgaaside värskete osade varustamiseks mootorites kasutatakse klapisüsteemi. Gaasi tarnimine ja vabastamine toimub kolvi rangelt määratletud asendites, mis on varustatud spetsiaalse mehhanismiga, mis kontrollib sisselaske- ja väljalaskeklappide tööd.
haruldased gaasid
Molekulide vaba tee pikkus on pöördvõrdeline gaasi rõhuga. Gaasi vähenemise korral suureneb see loomulikult, ulatudes näiteks 1 cm-ni rõhul 0,009 mm Hg. Art. ja mitu kilomeetrit kõrge harulduse korral (kõrge). Sellistes tingimustes, kui keskmine teepikkus on palju suurem kui anuma suurus, tekivad gaasimolekulide vahelised kokkupõrked suhteliselt harva ja iga antud molekul lendab anuma ühest seinast teise, enamasti ilma kokkupõrgeteta. molekulid. Selle tulemusena muutuvad oluliselt sellised omadused nagu viskoossus, difusioon, soojusjuhtivus, mis sõltuvad peamiselt molekulidevahelistest kokkupõrgetest. Gaaside soojusjuhtivuse väga tugevat langust kõrgvaakumis kasutatakse praktiliselt termostes, tööstuslikes ja laboratoorsetes Dewari anumates. Soojusisolatsioon saavutatakse neis peamiselt tänu sellele, et anumad on tehtud topeltseintega ja nendevahelises ruumis tekib kõrgvaakum.
Šoti keemik James Dewar (1842-1923). Ta valmistas ette suure koguse vedelat hapnikku, mille hoidis enda leiutatud anumas, nimega Dewari anum. Dewari anum on topeltseintega kolb, mille vahelisest ruumist pumbatakse välja õhku.Seinte vahel eralduva gaasi soojusjuhtivus on nii väike, et anumasse pandud aine temperatuur püsib pikka aega konstantsena. Soojusülekande protsessi edasiseks aeglustamiseks hõbetas Dewar anuma seinad (majapidamistermos on lihtsalt korgiga Dewari anum.)
sügav vaakum
Sügava vaakumi saavutamiseks, näiteks suurusjärgus 10-6 mm Hg. Art., kasutage nn difusioonipumpasid. Difusioonpumpasid on kahte peamist tüüpi: elavhõbe ja õli. Need on ühe- ja mitmeastmelised, enamasti kaheastmelised.
Sügava vaakumi saamine
Sügava vaakumi saavutamiseks, näiteks suurusjärgus 10-6 mm Hg. Art., kasutage nn difusioonipumpasid. Difusioonpumpasid on kahte peamist tüüpi: elavhõbe ja õli. Need on ühe- ja mitmeastmelised, enamasti kaheastmelised. Mõlemat tüüpi seadme tööpõhimõte on peaaegu sama.
Joonisel fig. 1 on kujutatud klaasdifusioonelavhõbedapumba diagrammi. See koosneb elavhõbedaga reservuaarist 1, mis on ühendatud külmkapiga 2. Elavhõbe aetakse keemiseni gaasipõleti või elektriahjuga kuumutamisel. Elavhõbeda aur tõuseb läbi toru 3, siseneb külmikusse, kus see kondenseerub ja naaseb paaki / läbi toru 4. Pumba tööpõhimõte põhineb asjaolul, et elavhõbeda aurude osalise kondenseerumise tõttu külmiku sees otsa lähedal torust 5 näib elavhõbeda auru (või muu vedeliku) rõhk olevat vähenenud. Seetõttu hajub torus 6 olev gaas alandatud rõhuga piirkonda ja seejärel kantakse toru 7 eemale paigaldise eesvaakumossa.
Suhteliselt kõrge rõhu korral paigaldises peegeldub torust 5 väljuv elavhõbeda aur, mis põrkub kokku selle toru otsa lähedal asuvate gaasimolekulidega, igas suunas. Samal ajal difundeerub torus 6 olev gaas vastutulevasse elavhõbedaauru voolu, mis pole veel jõudnud kondenseeruda. Elavhõbeda difusioonipumpa ei tohiks sellistel juhtudel kasutada.
Difusioonpumba töötamise ajal on vaja hoolikalt jälgida kondensatsiooniosa õiget jahutamist. Vett tuleb külmikusse anda enne, kui ahi hakkab elavhõbedapaagi all kütma, ja välja lülitada pärast elavhõbeda keemise lõpetamist. Kuid pumbaküte tuleks sisse lülitada alles pärast seda, kui esivaakum on juba loodud.
Paigalduse rikke korral tuleb elavhõbedapumba küte kohe välja lülitada ning enne täielikku jahtumist ei tohi vea või õnnetuse parandamiseks midagi ette võtta. Õnnetuse põhjused võivad olla: külmiku ülekuumenemine veevoolu peatamise või aeglustumise tagajärjel, külmiku rike kuuma seadme läbiva vee suurenenud voolu tõttu. Kui rõhk paigaldises tõuseb, lakkab elavhõbe keema ja selle temperatuur hakkab tõusma. Õnnetus võib juhtuda ka ülekuumenenud elavhõbeda järsku keema tõustes.
Vaakumi saamiseks suurusjärgus 10-6 mm Hg. Art. on vaja paigaldada kaks üheastmelist pumpa või üks kaheastmeline pump järjestikku.
Joonisel fig. 2 kujutab kaheastmelist õliga sukeldatud kõrgvaakumdifusioonipumpa koos sisemise elektriküttega. Õli tuleks sinna valada mitte rohkem kui 60-70 cm3. Tuleb jälgida, et küttespiraal oleks täielikult kaetud kuni 2 mm paksuse difusioonmineraalkihiga. Liiga palju õli võib normaalset tööd häirida, kuna see põhjustab viivitusega keemist. Pärast umbes 15-minutilist soojenemist hakkab difusioonipump tööle. Kui sa tahad; lülita pump välja, lülita esmalt välja elektriküte, lase õlil jahtuda ca 400C-ni ja alles siis lülita jahutus välja ja tuuluta pump.
Difusioonõli tuleks aeg-ajalt värske õliga asendada. Difusioonõli sobivust saab hinnata selle värvi järgi: tugevalt värvitud õli on tööks sobimatu.
Riis. 1. Klaasist elavhõbeda difusioonipump
Riis. 2 Klaasist kõrgvaakumõli kaheastmeline difusioonipump.
Pärast õli eemaldamist instrumendist loputatakse pumba sisemust süsiniktetrakloriidiga. Enne pumba täitmist õliga tuleb kõik lahustijäägid täielikult eemaldada.
Pneumaatiline ajam
gaasisüsteemid pneumaatilised süsteemid pneumaatika.
Pneumaatiline ajam
loomulik konvektsioon
suletud rakud
eelsurutud gaas ringlus (suletud) ja ringlemata
Esimesele suunale
Teine suund
kolmas suund
õhuvool
Pneumaatiliste süsteemide tehnilised arvutused taandatakse kiiruste ja õhuvooluhulkade määramisele paakide (mootori töökambrite) täitmisel ja tühjendamisel, samuti selle voolamisel läbi torustike kohalike takistuste kaudu. Õhu kokkusurutavuse tõttu on need arvutused palju keerulisemad kui hüdrosüsteemide omad ja neid tehakse täielikult ainult eriti kriitilistel juhtudel. Õhuvoolu protsesside täieliku kirjelduse leiate spetsiaalsetest gaasidünaamika kursustest.
Õhu (gaasi) liikumise põhimustrid on samad, mis vedelike puhul, st. aset leidma laminaarne ja rahutu voolurežiimid, voolu ühtlane ja ebaühtlane olemus, torujuhtme muutuvast ristlõikest tingitud ühtlane ja ebaühtlane vool ning kõik muud voolude kinemaatilised ja dünaamilised omadused. Õhu madala viskoossuse ja suhteliselt suurte kiiruste tõttu on voolurežiim enamikul juhtudel turbulentne.
Tööstuslike pneumaatiliste ajamite puhul piisab õhuvoolu väljakujunenud olemuse seaduspärasuste tundmisest. Sõltuvalt soojusvahetuse intensiivsusest keskkonnaga arvutatakse õhuparameetrid, võttes arvesse termodünaamilise protsessi tüüpi, mis võib olla isotermiline (täieliku soojusvahetuse ja tingimuse täitmisega T= const) adiabaatiliseks (soojusülekanne puudub).
Täiturmehhanismide suurel kiirusel ja gaasivoolu läbi takistuste korral peetakse kokkusurumisprotsessi adiabaatiliseks adiabaatilise eksponendiga k= 1,4. Praktilistes arvutustes asendatakse adiabaatiline astendaja polütroopse astendajaga (tavaliselt võetakse n= 1,3…1,35), mis võimaldab arvestada õhuhõõrdumisest ja võimalikust soojusülekandest tingitud kadusid.
Reaalsetes tingimustes toimub õhu ja süsteemi osade vahel paratamatult teatav soojusvahetus ning toimub nn polütroopne õhuseisundi muutus. Kogu reaalsete protsesside ulatust kirjeldavad selle oleku võrrandid
pV n= konst
kus n- polütroopne indeks, mis varieerub n= 1 (isotermiline protsess) kuni n= 1,4 (adiabaatiline protsess).
Õhuvoolu arvutamise aluseks on tuntud Bernoulli ideaalse gaasi liikumisvõrrand
Võrrandi tingimusi väljendatakse rõhuühikutes, mistõttu nimetatakse neid sageli "rõhkudeks":
z - kaalu rõhk;
p - staatiline rõhk;
- kiire või dünaamiline rõhk.
Praktikas jäetakse kaalusurve sageli tähelepanuta ja Bernoulli võrrand on järgmisel kujul
Staatilise ja dünaamilise rõhu summat nimetatakse kogurõhuks. P0. Seega saame
Gaasisüsteemide arvutamisel tuleb silmas pidada kahte põhimõttelist erinevust hüdrosüsteemide arvutusest.
Esimene erinevus seisneb selles, et ei määrata mitte mahulist õhuvoolu, vaid massi. See võimaldab ühtlustada ja võrrelda pneumaatiliste süsteemide erinevate elementide parameetreid standardõhu jaoks (ρ = 1,25 kg/m3, υ = 14,9 m2/s at lk= 101,3 kPa ja t= 20 °C). Sel juhul kirjutatakse kuluvõrrand järgmiselt
Q m1 = Q m2 või υ 1 V 1 S 1= υ 2 V 2 S 2
Teine erinevus seisneb selles, et ülehelikiirusel õhuvoolu kiirusel muutub voolukiiruse sõltuvuse olemus rõhulangusest takistuse ulatuses. Sellega seoses on olemas subkriitiliste ja ülekriitiliste õhuvoolurežiimide kontseptsioonid. Nende mõistete tähendust selgitatakse allpool.
Arvestage gaasi väljavoolu paagist läbi väikese augu, säilitades samal ajal paagis püsiva rõhu (joonis 11.1). Eeldame, et reservuaari mõõtmed on väljalaskeava mõõtmetega võrreldes nii suured, et võime täielikult tähelepanuta jätta gaasi liikumiskiirust reservuaari sees ning sellest tulenevalt on reservuaari sees oleva gaasi rõhk, temperatuur ja tihedus. väärtusi p0, ρ 0 ja T0.
Joon.11.1. Gaasi väljavool õhukeses seinas olevast august
Gaasi väljavoolu kiirust saab määrata kokkusurumatu vedeliku väljavoolu valemist, s.o.
Läbi augu voolava gaasi massivoolukiirus määratakse valemiga
kus ω 0 on augu ristlõike pindala.
Suhtumine p/p 0 nimetatakse gaasi paisumisastmeks. Valemi (11.7) analüüs näitab, et nurksulgudes olev avaldis kaob, kui p/p 0= 1 ja p/p 0= 0. See tähendab, et rõhusuhte teatud väärtusel saavutab massivool maksimumi Qmax. Gaasi massivoolu ja rõhu suhte graafik p/p 0 näidatud joonisel 11.2.
Joon.11.2. Gaasi massivoolukiiruse sõltuvus rõhkude suhtest
Surve suhe p/p 0, mille juures massivool saavutab maksimaalse väärtuse, nimetatakse kriitiliseks. Võib näidata, et kriitilise rõhu suhe on
Nagu on näha joonisel 11.2 näidatud graafikult, vähenemisega p/p 0 võrreldes kriitilise voolukiirusega peaks vähenema (katkendjoon) ja juures p/p 0= 0 voolu väärtus peab olema võrdne nulliga ( Q m= 0). Seda aga tegelikult ei juhtu.
Tegelikult etteantud parameetritega p0, ρ 0 ja T0 voolukiirus ja väljavoolukiirus suurenevad rõhu langusega väljaspool paaki lk seni, kuni see rõhk on kriitilisest rõhust väiksem. Kui rõhk p saavutab kriitilise väärtuse, muutub voolukiirus maksimaalseks ja väljavoolu kiirus saavutab kriitilise väärtuse, mis on võrdne kohaliku helikiirusega. Kriitiline kiirus määratakse tuntud valemiga
Pärast seda, kui kiirus on saavutanud heli kiiruse augu väljalaskeava juures, väheneb vasturõhk veelgi lk ei saa kaasa tuua väljavoolu kiiruse suurenemist, kuna väikeste häirete leviku teooria kohaselt muutub reservuaari siseruumala välistele häiretele kättesaamatuks: see "lukustab" helikiirusega voolu. Kõik välised väikesed häiringud ei saa tungida reservuaari, kuna neid takistab vool, mille kiirus on sama kiirusega kui häiringu levimiskiirus. Sel juhul voolukiirus ei muutu, jäädes maksimaalseks ja voolukõver on horisontaalse joonena.
Seega on kaks voolutsooni (piirkonda):
alakriitiline režiim, mille juures
ülekriitiline režiim, mille juures
Ülekriitilises tsoonis on maksimaalne kiirus ja voolukiirus, mis vastab gaasi kriitilisele paisumisele. Sellest lähtuvalt määratakse õhuvooluhulkade määramisel väljavoolurežiim (tsoon) eelnevalt rõhulanguse ja seejärel voolukiirusega. Õhu hõõrdekadusid võetakse arvesse voolukoefitsiendiga μ, mida saab piisava täpsusega arvutada kokkusurumatu vedeliku valemitega (μ = 0,1 ... 0,6).
Lõpuks määratakse valemitega kiirus ja maksimaalne massivool alakriitilises tsoonis, võttes arvesse joa kokkusurumist.
Suruõhu ettevalmistamine
Tööstuses kasutatakse üldnimetuse all mitmesuguseid õhuvarustusmasinaid puhurid. Ülerõhu tekitamisel kuni 0,015 MPa nimetatakse neid fännid ja rõhul üle 0,115 MPa - kompressorid.
Ventilaatorid kuuluvad dünaamilise toimega labadega masinate hulka ja lisaks põhieesmärgile - ventilatsioonile - kasutatakse neid pneumaatilistes transpordisüsteemides ja madalrõhu pneumaatilistes automaatikasüsteemides.
Pneumaatilistes ajamites on energiaallikaks kompressorid töörõhuga vahemikus 0,4 ... 1,0 MPa. Need võivad olla mahulised (tavaliselt kolb) või dünaamilised (labalised). Kompressorite tööteooriat uuritakse spetsiaalsetel erialadel.
Vastavalt pneumoenergia allika tüübile ja kohaletoimetamise meetodile on olemas peamine, kompressor ja laetav pneumaatiline ajam.
Pagasiruum pneumaatilist ajamit iseloomustab ulatuslik statsionaarsete pneumaatiliste liinide võrk, mis ühendab kompressorijaama töökojaga, kohalikud tarbijad ühes või mitmes ettevõttes. Kompressorijaam on varustatud mitme kompressoriliiniga, mis tagavad tarbijatele garanteeritud suruõhu juurdevoolu, võttes arvesse viimaste võimalikku ebaühtlast tööd. See saavutatakse vahepealsete pneumaatiliste energiasalvestite (vastuvõtjate) paigaldamisega nii jaama enda kui ka objektide juurde. Pneumaatilised liinid on tavaliselt reserveeritud, mis tagab nende hoolduse ja remondi mugavuse. Tüüpiline õhu ettevalmistamise süsteemi kuuluvate seadmete komplekt on näidatud kompressorjaama skemaatilisel diagrammil (joonis 11.3).
Joon.11.3. Kompressorijaama skemaatiline diagramm
Ajamimootoriga 3 kompressor 2 tõmbab atmosfäärist õhku läbi sisselaskefiltri 1 ja pumpab selle vastuvõtjasse 7 läbi tagasilöögiklapi 4, jahuti 5 ja filter-kuivati 6. Õhu jahutamise tulemusena vesijahutiga 5 , 70-80% õhus sisalduvast niiskusest kondenseerub, Filter-niiskuseparaatoriga püütud ja 100% suhtelise niiskusega õhk siseneb vastuvõtjasse 7, mis akumuleerib pneumoenergiat ja tasandab rõhu pulsatsiooni. See jahutab õhku veelgi ja kondenseerib teatud koguse niiskust, mis kogunedes eemaldatakse koos mehaaniliste lisanditega läbi ventiili 10. Vastuvõtja on tingimata varustatud ühe või mitme kaitseklapiga 8 ja manomeetriga 9. Õhk väljub vastuvõtjast pneumaatilistesse liinidesse 12 läbi kraanide 11. ventiil 4 välistab kompressori väljalülitamisel pneumaatilises võrgus rõhu järsu languse.
Kompressori pneumaatiline ajam erineb ülalkirjeldatud selgroost oma mobiilsuse ja piiratud arvu samaaegselt tegutsevate tarbijate poolest. Mobiilseid kompressoreid kasutatakse kõige laialdasemalt erinevat tüüpi ehitus- ja remonditöödel. Õhu ettevalmistamise süsteemi kuuluvate seadmete komplekti kohaselt ei erine see praktiliselt ülalkirjeldatud kompressorijaamast (vesijahuti asendatakse õhujahutiga). Tarbijate õhuvarustus toimub kummist kangast varrukate kaudu.
Aku pneumaatiline ajam tööstuses suruõhu piiratud varu tõttu kasutatakse seda harva, kuid seda kasutatakse laialdaselt etteantud toimeajaga mehhanismide autonoomsetes juhtimissüsteemides. Joonisel 11.4 on näidatud mitu näidet akutoitega pneumaatiliste süsteemide kohta.
Hüdraulikasüsteemi vedeliku või ruumis muutuva orientatsiooniga seadmete sisepõlemismootorite kütuse katkematuks tarnimiseks kasutatakse vedelikupaagi survestamist (joonis 11.4, a) pneumosilindrist 1.
Membraaniga kaheks osaks jagatud paagist 5 vedeliku väljatõrjumise tagab konstantne õhurõhk, mis sõltub rõhualandusklapi 3 seadistusest elektriventiili 2 sisselülitamisel. Piirrõhku piirab ventiil 4.
Lennuki asendi reguleerimise süsteem (joonis 11.4, b) koosneb juhtõhumootoritest 4, mida toidavad kuulõhulõõtsad 1 läbi rõhualandusklapi 2 ja elektriventiilid 3.
Joon.11.4. Aku võimsuse skemaatilised diagrammid
pneumaatilised süsteemid (a, b, c) ja suletud pneumaatilised süsteemid (d)
Tööstuslike pneumaatiliste automaatikasüsteemide toiteks ei kasutata sageli mitte ainult keskmist (tavalist) õhurõhu vahemikku (0,118 ... 0,175 MPa), vaid ka madalat vahemikku (0,0012 ... 0,005 MPa). See võimaldab teil vähendada suruõhu tarbimist, suurendada elementide vooluala ja sellest tulenevalt vähendada drosselseadmete ummistumise tõenäosust ning mõnel juhul saavutada lineaarse suhtega laminaarne õhuvoolu režiim. Q = f(Δ lk), mis on pneumaatilistes automaatikaseadmetes väga oluline.
Kõrgsurveallika olemasolul on võimalik ejektori abil varustada suure õhuvooluga madalsurve pneumaatilist süsteemi (joonis 11.4, c). Kõrgsurveõhusilindrist 1, mis on varustatud rõhualandusklapi 4, manomeetri 2 ja laadimisventiiliga 3, siseneb õhk ejektori toiteotsikusse 5. Sel juhul luuakse ejektori korpuse sees alandatud rõhk ja alates keskkondõhk imetakse läbi filtri 6, mis siseneb suurema läbimõõduga vastuvõtuotsikusse 7. Pärast ejektorit puhastatakse õhk uuesti filtri 8 abil tolmust ja see siseneb pneumaatilise automaatika seadmetesse 10. Manomeeter 9 juhib töörõhku, mille väärtust saab reguleerida reduktori 4 abil.
Kõik ülaltoodud pneumaatilised süsteemid on avatud (mitte tsirkuleerivad). Joonis 11.4, d kujutab tolmuses keskkonnas kasutatava pneumaatilise automaatikasüsteemi suletud ahelaga toiteallikat. Õhk antakse pneumoautomaatseadmesse 3 ventilaatori 1 kaudu läbi filtri 2 ja ventilaatori imemiskanal on ühendatud seadme 3 suletud korpuse sisemise õõnsusega, mis samal ajal suhtleb atmosfääriga läbi peenfiltri 4 . Sageli kasutatakse majapidamises kasutatavaid elektrilisi tolmuimejaid ventilaatorina, mis on võimelised tekitama kuni 0,002 MPa rõhku.
Tarbijatele tarnitav õhk peab olema puhastatud mehaanilistest lisanditest ja sisaldama minimaalselt niiskust. Selleks kasutatakse filtreid-niiskuseeraldajaid, milles kasutatakse tavaliselt filtrielemendina kangast, pappi, vilti, metallkeraamikat ja muid poorseid materjale filtreerimispeensusega 5–60 mikronit. Õhu sügavamaks kuivatamiseks juhitakse see läbi niiskust imavate adsorbentide. Kõige sagedamini kasutatakse selleks silikageeli. Tavalistes pneumaatilistes ajamites tagavad vastuvõtjad ja filtrid-niiskuseeraldajad küllaldase kuivatamise, kuid samal ajal tuleb õhule anda määrdeomadusi, milleks kasutatakse taht- või ejektor-tüüpi õlipihusteid.
Joon.11.5. Tüüpiline õhu ettevalmistamise seade:
a - skemaatiline diagramm; b - sümbol
Joonisel 11.5 on kujutatud tüüpiline õhu ettevalmistamise seade, mis koosneb filter-kuivatist 1, rõhualandusventiilist 2 ja õlipihustist 3.
Filtri sisselaskeavasse sisenev õhk saab fikseeritud tiiviku tõttu pöörleva liikumise Kp. Tsentrifugaaljõu toimel paiskuvad niiskuse ja mehaaniliste lisandite osakesed läbipaistva korpuse seinale ja settivad selle alumisse ossa, kust need vajadusel äravooluklapi kaudu eemaldatakse. Sekundaarne õhupuhastus toimub poorses filtris Ф, misjärel see siseneb käigukasti sisselaskeavasse, kus see surutakse läbi klapipilu. Cl, mille väärtus sõltub membraani kohal olevast väljundrõhust M. Vedrujõu suurendamine P tagab suurema klapivahe Cl ja sellest tulenevalt ka väljalaskerõhku. Õlipihusti 3 korpus on tehtud läbipaistvaks ja täidetud läbi korgi määrdeõliga. Õli pinnale tekkiv rõhk sunnib selle läbi toru välja T kuni düüsini FROM kus õli väljutatakse ja pihustatakse õhuvoolu toimel. Tahi tüüpi õlipihustites toru asemel T paigaldatakse taht, mille kaudu õli satub kapillaarefekti tõttu pihustusotsikusse.
Bibliograafia
Pneumaatiline ajam
Üldine informatsioon gaaside kasutamise kohta tehnoloogias
Iga objekti, milles gaasilist ainet kasutatakse, võib omistada gaasisüsteemid. Kuna kõige kättesaadavam gaas on õhk, mis koosneb paljude gaaside segust, on selle laialdane kasutamine erinevate protsesside jaoks tingitud loodusest endast. Kreeka keelest tõlgitud pneumatikos – õhuline, mis seletab nime etümoloogilist päritolu pneumaatilised süsteemid. Tehnilises kirjanduses kasutatakse sageli lühemat terminit - pneumaatika.
Pneumaatilisi seadmeid hakati kasutama iidsetel aegadel (tuulikud, muusikariistad, lõõtsad jne), kuid kõige levinumaks said need tänu usaldusväärsete pneumaatilise energia allikate loomisele - puhurid, mis suudavad anda gaasidele vajalikku potentsiaali. ja (või) kineetiline energia.
Pneumaatiline ajam, mis koosneb masinate ja mehhanismide juhtimiseks mõeldud seadmete kompleksist, pole kaugeltki ainus suund õhu (üldjuhul gaasi) kasutamiseks tehnikas ja inimelus. Selle sätte toetuseks käsitleme lühidalt peamisi pneumaatiliste süsteemide tüüpe, mis erinevad nii eesmärgi kui ka gaasilise aine kasutamise meetodi poolest.
Gaasi liikumise olemasolu ja põhjuse järgi võib kõik süsteemid jagada kolme rühma.
Esimesse rühma kuuluvad süsteemid koos loomulik konvektsioon gaasi (enamasti õhu) (tsirkulatsioon), kus liikumise ja selle suuna määravad looduslikud temperatuuri- ja tihedusgradiendid, näiteks planeedi atmosfääri kest, ruumide ventilatsioonisüsteemid, kaevandustööd, gaasikanalid, jne.
Teise rühma kuuluvad süsteemid koos suletud rakud , ei suhtle atmosfääriga, milles gaasi olek võib muutuda temperatuuri, kambri mahu, rõhu või gaasi imemise tõttu. Nende hulka kuuluvad erinevad akumulatsioonipaagid (õhksilindrid), pneumaatilised piduriseadmed (pneumaatilised puhvrid), kõikvõimalikud elastsed täispuhutavad seadmed, lennukikütusepaakide pneumohüdraulilised süsteemid ja paljud teised. Kinnises kambris vaakumit kasutavate seadmete näideteks võivad olla pneumaatilised haaratsid (pneumaatilised iminapad), mis on automatiseeritud ja robottootmises kõige tõhusamad tükk-lehttoodete (paber, metall, plast jne) teisaldamiseks.
Kolmas rühm peaks hõlmama selliseid süsteeme, kus kasutatakse energiat eelsurutud gaas erinevate tööde tegemiseks. Sellistes süsteemides liigub gaas mööda torujuhtmeid suhteliselt suure kiirusega ja sellel on märkimisväärne energiavaru. Nad võivad olla ringlus (suletud) ja ringlemata . Ringlussüsteemides suunatakse heitgaas liinide kaudu uuesti ülelaadurisse (nagu hüdroajamis). Süsteemide kasutamine on väga spetsiifiline näiteks siis, kui gaasi leke ümbritsevasse ruumi on lubamatu või õhku ei saa selle oksüdeerivate omaduste tõttu kasutada. Selliste süsteemide näiteid võib leida krüogeentehnoloogiast, kus energiakandjana kasutatakse agressiivseid, mürgiseid gaase või lenduvaid vedelikke (ammoniaak, propaan, vesiniksulfiid, heelium, freoonid jne).
Tsirkuleerimata süsteemides saab tarbija kasutada gaasi keemilise reagendina (näiteks in keevitamise tootmine, sisse keemiatööstus) või pneumaatilise energia allikana. Viimasel juhul kasutatakse energiakandjana tavaliselt õhku. Suruõhu kasutusalasid on kolm peamist.
Esimesele suunale hõlmab tehnoloogilisi protsesse, kus õhk täidab vahetult puhumise, kuivatamise, pihustamise, jahutamise, ventilatsiooni, puhastamise jne toiminguid. Pneumaatilised transpordisüsteemid torujuhtmete kaudu on muutunud väga laialt levinud, eriti kerges, toiduainetööstuses ja kaevandustööstuses. Tükkide ja tükkidega materjale transporditakse spetsiaalsetes anumates (kapslites) ning õhuga segatud tolmused materjalid liiguvad sarnaselt vedelatele ainetele suhteliselt pikki vahemaid.
Teine suund- suruõhu kasutamine pneumaatilistes juhtimissüsteemides (PSU) tehnoloogiliste protsesside automaatseks juhtimiseks (pneumaatilised automaatikasüsteemid). Seda suunda on alates 60ndatest intensiivselt arendatud tänu universaalse tööstuslike pneumaatiliste automaatikaelementide süsteemi (USEPPA) loomisele. Lai valik USEPPA (pneumaatilised andurid, lülitid, muundurid, releed, loogikaelemendid, võimendid, tindiprinteriseadmed, käsuseadmed jne) võimaldab selle alusel rakendada relee-, analoog- ja analoogrelee ahelaid, mis oma parameetrites on elektrisüsteemide lähedal. Tänu suurele töökindlusele kasutatakse neid laialdaselt erinevate masinate, robotite tsükliliseks programmjuhtimiseks suurtootmises ning liikuvate objektide liikumisjuhtimissüsteemides.
kolmas suund pneumaatilise energia rakendamine, võimsuselt suurim on pneumaatiline ajam, mis teaduslikus mõttes on masinate üldmehaanika üks sektsioone. Pneumaatiliste süsteemide teooria algul oli I.I. Artobolevski. Ta oli Leningradi Masinaehituse Instituudi (IMASH) juhataja, kus tema juhtimisel 40-60ndatel süstematiseeriti ja üldistati kogunenud infot pneumaatiliste süsteemide teooria ja disaini kohta. Üks esimesi töid pneumaatiliste süsteemide teooria kohta oli artikkel A.P. 1933. aastal ilmunud saksakeelne "Suruõhu rakendamine kaevandamisel", kus esmakordselt on lahendatud pneumaatilise seadme töökeha liikumine koos õhuparameetrite termodünaamilise olekuvõrrandiga.
Märkimisväärse panuse pneumaatiliste ajamite teooriasse ja praktikasse andsid teadlased B.N. Bezhanov, K.S. Borisenko, I.A. Bukharin, A.I. Voštšinin, E.V. Hertz, G.V. Kreinii, A.I. Kudrjavtsev, V.A. Marutov, V.I. Mostkov, Yu.A. Zeitlin ja teised.
Gaasidel on mitmeid omadusi, mis muudavad need asendamatuks väga paljudes tehnilistes seadmetes.
Gaasi amortisaator. Gaasi kõrge kokkusurutavus ja kergus ning rõhu reguleerimise võimalus teevad sellest ühe kõige arenenuma amortisaatori, mida kasutatakse paljudes seadmetes.
Nii töötab auto- või jalgrattarehv. Kui ratas põrkab vastu konarusi, surutakse õhk rehvis kokku ja rattatelje poolt vastuvõetud tõuge on oluliselt pehmenenud (joonis 35). Kui rehv oleks jäik, põrkaks telg konarliku kõrgusele.
Gaas on mootorite töövedelik. Suur kokkusurutavus ning rõhu ja mahu tugevalt väljendunud sõltuvus temperatuurist muudavad gaasi surugaasi- ja soojusmootorites asendamatuks töövedelikuks.
Mootorites, mis töötavad surugaasil, näiteks õhul, gaas paisub ja töötab peaaegu konstantsel rõhul. Suruõhk, avaldades survet kolvile, avab bussides ja elektrirongides uksed. Suruõhk juhib raudteevagunite ja veoautode õhkpidurite kolbe. Pneumaatilist haamrit ja muid pneumaatilisi tööriistu käitatakse suruõhuga. Isegi kosmoselaevadel on väikesed reaktiivmootorid, mis töötavad surugaasil - heeliumil. Nad suunavad laeva õigel viisil.
Autode, traktorite, lennukite ja reaktiivmootorite sisepõlemismootorites kasutatakse kõrge temperatuuriga gaase töövedelikuna, mis käitab kolvi, turbiini või raketti. Põlevsegu põletamisel silindris tõuseb temperatuur järsult tuhandete kraadideni, rõhk kolvile suureneb ja gaas paisudes töötab kogu kolvikäigu pikkuses (joonis 36).
Soojusmootorites võib töövedelikuna kasutada ainult gaasi. Vedeliku või tahke aine kuumutamine gaasiga samale temperatuurile põhjustaks kolvi vaid vähese liikumise.
Iga tulirelv on sisuliselt soojusmasin. Gaasi rõhu jõud – lõhkeainete põlemissaadused – surub kuuli aukust välja või mürsu püssikorpust. Ja on oluline, et see jõud töötaks kogu kanali pikkuses. Seetõttu on kuuli ja mürsu kiirus tohutu – sadu meetreid sekundis.
haruldased gaasid. Piiramatu paisumise võime toob kaasa asjaolu, et gaaside saamine väga madalal rõhul - vaakumis - on keeruline tehniline probleem. (Vaakumi olekus gaasimolekulid praktiliselt ei põrka omavahel, vaid ainult anuma seintega)
Tavalised kolbpumbad muutuvad ebaefektiivseks gaaside lekkimise tõttu kolvi ja silindri seinte vahel. Nende abil ei ole võimalik saada rõhku alla kümnendiku millimeetri elavhõbedast. Gaaside pumpamiseks on vaja kasutada keerukaid seadmeid. Praeguseks on saavutatud rõhud suurusjärgus Pa mmHg. Art.).
Vaakum on vajalik peamiselt vaakumtorudes ja muudes elektroonikaseadmetes. Kokkupõrked elektriliselt
gaasimolekulidega laetud osakesed (elektronid) häirivad nende seadmete normaalset tööd. Mõnikord on vaja tekitada vaakum väga suurtes kogustes, näiteks elementaarosakeste kiirendites.
Vaakum on vajalik ka metallide lisanditevabaks sulatamiseks, soojusisolatsiooni loomiseks jne.
1. Mida nimetatakse olekuvõrrandiks? 2. Sõnasta ideaalse gaasi suvalise massi olekuvõrrand. 3. Mis on universaalne gaasikonstant? 4. Kuidas on isotermilises protsessis seotud gaasi rõhk ja maht? 5. Kuidas on maht ja temperatuur seotud isobaarilises protsessis? 6. Kuidas on rõhk ja temperatuur seotud isohoorilises protsessis? 7. Kuidas saab läbi viia isotermilisi, isobaarilisi ja isohoorilisi protsesse? 8. Miks kasutatakse soojusmasinates töövedelikuna ainult gaase?