Anvendelse av gasslover i ingeniørfag. Teknisk anvendelse av en gassutladning En gassutladning er et sett med elektriske, optiske og termiske fenomener som følger med passasjen av en elektrisk

Gasser har en rekke egenskaper som gjør dem uunnværlige i et svært stort antall tekniske enheter. Alle trekk ved oppførselen til gasser, slik at de kan brukes i praksis, kan etableres ved hjelp av tilstandsligningen (3.9.9).
Gass - komprimert elastisk kropp
Som følger av tilstandsligningen, er trykket som utøves av gassen på veggene til fartøyet.
(Z-11-1)
Dette trykket forsvinner først ved m -> 0 (det er nesten ingen gass) eller V -* oo (gassen har ekspandert i det uendelige), og også ved T -1 > O (gassmolekyler beveger seg ikke).
Kraften av gasstrykk på veggene F = pS, er en spesiell form for den elastiske kraften. En gass er som en fjær som alltid er komprimert. Det er viktig at en gass med liten masse er i stand til å skape et relativt stort trykk.
Gasstrykkkontroll
Trykket til en gass kan endres ved å endre volum eller temperatur. I tillegg er kraften til gasstrykket lett å justere uten å endre volum eller temperatur. En gass er en komprimert "fjær", hvis "stivhet" raskt kan endres ved å bruke den direkte proporsjonale avhengigheten av gasstrykket til massen (se formel (3.11.1)). Ved å øke massen av gass i ethvert lukket rom, kan vi øke trykket. Det gjør de for eksempel ved å pumpe opp et bildekk eller en fotball med luft. Ved å slippe ut noe av gassen fra fartøyet reduseres trykket.
Høy komprimerbarhet av gasser
Gasser, spesielt ved trykk nær atmosfærisk trykk, komprimeres lett sammenlignet med væsker og faste stoffer. Dette betyr at en liten endring i trykket endrer volumet merkbart. Motsatt fører ikke en betydelig volumendring til stor trykkendring.
På grunn av gassens høye komprimerbarhet endres trykkkraften lite under ekspansjon eller kompresjon. Derfor gjør gassen, som skyver stempelet, en betydelig mengde arbeid over en lang avstand.
Den gode komprimerbarheten til gasser gjør at de kan lagres i store mengder i sylindere som er praktiske for lagring. Komprimert naturgass transporteres gjennom rør over avstander på tusenvis av kilometer.
Avhengighet av gassvolum av temperatur
Volumet av gasser øker betydelig med økende temperatur. Når den varmes opp med 1 °C, øker volumet av en gass ved konstant trykk hundrevis av ganger mer enn volumet av flytende og faste stoffer.
Alle de listede egenskapene til gasser brukes i teknologi.
Gass - støtdemper

Ris. 3.16
Slik fungerer et bil- eller sykkeldekk. Når hjulet treffer en støt, deformeres dekket med luften i seg (fig. 3.16) og skyvet som mottas av hjulakselen mykes betydelig. Hvis dekket var stivt, ville akselen hoppe opp til høyden på bumpen eller mer.
Gass - fungerende kropp av motorer
Den høye komprimerbarheten til gasser og den uttalte avhengigheten av deres trykk og volum av temperatur gjør gass til en "praktisk" arbeidsvæske i motorer som kjører på komprimert gass og i varmemotorer.
Gassens egenskap til ikke å beholde formen, dens lave tetthet og evnen til å justere trykket gjør gassen til en av de mest avanserte støtdemperne.

I motorer som kjører på komprimert gass, spesielt komprimert luft, utvider gassen (luften) seg på grunn av sin gode komprimerbarhet og fungerer ved nesten konstant trykk. Trykkluft, ved å utøve trykk på stemplet, åpner dørene i busser, T-banetog og elektriske tog. Trykkluft driver stemplene til luftbremsene til jernbanevogner og lastebiler. Pneumatisk hammer og andre pneumatiske verktøy drives av trykkluft.
Selv på romfartøy er det små jetmotorer som går på komprimert gass - helium. De orienterer skipet på riktig måte.
I forbrenningsmotorer i biler, traktorer, fly og jetmotorer brukes høytemperaturgasser som arbeidsvæske som driver et stempel, turbin eller rakett.
Når en brennbar blanding brennes i en sylinder (for eksempel bensin og luftdamp), stiger temperaturen kraftig, trykket på stempelet øker og gassen, som utvider seg, virker gjennom hele lengden av stempelslaget (fig. 3.17) ).
I praksis er det kun gass som effektivt kan brukes som arbeidsvæske i motorer. Oppvarming av en væske eller fast stoff til samme temperatur som en gass vil kun føre til en liten bevegelse av stempelet.
Ethvert skytevåpen er egentlig en varmemotor. Arbeidsvæsken her er også gass - forbrenningsprodukter av eksplosiver. Kraften av gasstrykk skyver kulen ut av boringen eller prosjektilet ut av munningen på pistolen. Og det er viktig at denne kraften virker langs hele lengden av kanalen. Derfor er hastighetene til kulen og prosjektilet enorme: hundrevis av meter per sekund.
sjeldne gasser
Nyttige egenskaper til gasser, vellykket brukt i teknologi, spiller i noen tilfeller en negativ rolle. Det er vanskelig å kvitte seg med gass, det vil si å få gass i et kar ved svært lavt trykk - i en tilstand av vakuum, når gassmolekyler ikke kolliderer med hverandre, men bare med veggene i fartøyet.
Et høyt vakuum er nødvendig i mange tilfeller og hovedsakelig i katodestrålerør og andre vakuumenheter. Noen ganger er det nødvendig å skape et vakuum i svært store volumer, for eksempel i enorme partikkelakseleratorer eller å simulere verdensrommet. En av de største simulatorene i Houston (USA) har en diameter på 22 m og en høyde på en 15-etasjes bygning (40 m). Da astronautene landet på månen, gjorde reservemannskapet de samme operasjonene i simulatoren. Dette gjorde det mulig å styre handlingene til astronautene ved uforutsette ulykker.
Et høyt vakuum er også nødvendig for mange andre formål, spesielt for smelting av metaller fri for oksider, dannelse av termisk isolasjon, for eksempel i termoser.
Konvensjonelle stempelpumper blir ineffektive på grunn av lekkasje av gasser mellom stempelet og sylinderveggene. Det er ikke mulig å oppnå trykk under tideler av en millimeter kvikksølv med deres hjelp. Det er nødvendig å bruke forskjellige komplekse enheter for å pumpe gasser.
For tiden er trykk på opptil 10~12 Pa nådd ved en temperatur på 30 K. Når den avkjøles til temperaturen til flytende helium (= 5 K), må trykket være 10~31 Pa. Dette trykket er ikke lenger målbart. Gasskonsentrasjonen ved et slikt trykk er n ~ 3 10"11 m~3. Dette betyr at for eksempel et molekyl vil fly gjennom en kube med en side på 1 m en gang hvert 3. år. Til og med trykket i det intergalaktiske ytre rom er mye høyere: 10 27 Pa. A inne i galaksen vår er trykket 10~15 Pa.

Glødeutslipp - en uavhengig gassutslipp, utført ved lavt trykk. Glødeutladningen inkluderer to hovedområder: -1 - ikke-lysende område umiddelbart ved siden av katoden (katodens mørke rom; -2 - lysende område (positiv lyssøyle). Utseende og fordeling av parametere i en normal glødeutladning

ANVENDELSE AV GLØUDLADNING: I ZENAILITRONER En zenerdiode er en gassutladnings- eller halvlederenhet med to elektroder, hvor spenningen endres litt når strømmen som flyter i den endres (innenfor visse grenser). S. brukes til å opprettholde en konstant spenning i en gitt del av en elektrisk krets, for eksempel i spenningsstabilisatorer. Opplegg for å slå på en zenerdiode i en parametrisk spenningsregulator

ANVENDELSE AV GLØUDLADNING: I THYRATRONER Thyratron er en tre-elektrode ion-enhet med en glødende kald katode, eller en glødeutladning i et gassmedium som fyller enheten.T. er mye brukt hovedsakelig i kretser for dannelse av kraftige pulser av elektrisk strøm (hovedsakelig som koblingsenheter i modulatorer av sendere til radarstasjoner).

Gnistutladning - - en ikke-stasjonær elektrisk utladning i en gass som oppstår i et elektrisk felt ved et gasstrykk på opptil flere atmosfærer. Gnistutladningen har form av en stråle av lyse sikksakkkanaler. gnist, en av formene for elektrisk utladning i gasser; oppstår vanligvis ved trykk i størrelsesorden atmosfærisk og er ledsaget av en karakteristisk lydeffekt - "sprekken" av en gnist. Under naturlige forhold, I. p. oftest observert i form av lyn

ANVENDELSE AV GNISTUTSLØPET: I. r. funnet en rekke tekniske applikasjoner. Med dens hjelp igangsettes eksplosjoner og forbrenningsprosesser, høye spenninger måles; den brukes i spektroskopisk analyse, i elektriske kretsbrytere, for høypresisjonsmetallbehandling. Den er basert på den spesifikke effekten av en gnistutladning på et materiale. Gjør det mulig å oppnå produkter med høy nøyaktighet og lav overflateruhet Electrospark-blyant. Scheme Bærbar elektrisk gnistfeildetektor

En lysbueutladning er en uavhengig utladning i en gass som skjer ved en relativt lav spenning og ved høy strømtetthet. Hovedårsaken til lysbueutladningen er den intense termioniske emisjonen fra en varm katode. ANVENDELSE En elektrisk lysbue er en av typene av en uavhengig lysbueutladning i en gass, der utladningsfenomenene er konsentrert i en smal, sterkt glødende plasmaglødetråd. Med et horisontalt arrangement av elektrodene tar denne ledningen, under påvirkning av stigende strømmer av gassen oppvarmet av utladningen, form av en bue.

ST. ELMO'S LIGHTS ST. ELMO'S LIGHTS (en form for koronautladning), elektriske utladninger i atmosfæren i form av lysende dusker, noen ganger observert i de skarpe endene av høye objekter som stiger over jordoverflaten. E. o. dannet når spenning elektrisk felt i atmosfæren nær spissen når den en verdi i størrelsesorden 500 v/m og høyere, som oftest oppstår under et tordenvær eller når det nærmer seg, og om vinteren under snøstormer. I henhold til den fysiske naturen til E. o. er en spesiell form for koronautslipp. Corona utladning Corona utladning - elektrisk korona; oppstår med en uttalt inhomogenitet av det elektriske feltet nær elektrodene. Lignende felt dannes ved elektroder med en veldig stor krumning av overflaten (spisser, tynne ledninger). Hos K. r. disse elektrodene er omgitt av en karakteristisk glød, også kalt en korona. Corona vises ofte på høye spisse gjenstander rundt kraftledninger.

ANVENDELSE AV CORONA UTSKRIFTEN: I K. r. elektrisk energi omdannes hovedsakelig til termisk energi - i kollisjoner avgir ioner energien fra bevegelsen deres til nøytrale gassmolekyler. Denne mekanismen forårsaker betydelige energitap på høyspentoverføringslinjer. Nyttig applikasjon til. finnes i elektriske filtre, elektrisk maling (spesielt for pulverlakkering). Elektrisk filter, apparat for å fjerne suspenderte flytende eller faste partikler fra industrigasser ved å ionisere disse partiklene når gassen passerer gjennom koronautladningsområdet og påfølgende avsetning på elektrodene

Bruk av gasser i teknologi

Formål: Å studere egenskapene til gasser og deres anvendelse i teknologi

pedagogisk: å danne refleksjon, vanen med å hjelpe og støtte hverandre når de utfører, en samvittighetsfull holdning til oppgaven som utføres;

utvikle: utvikling av tale, hukommelse, oppmerksomhet, interesse for emnet, evnen til å jobbe med fysiske enheter, med en lærebok, tilleggslitteratur, evnen til å fremheve det viktigste, å anvende kunnskap i praksis.

I løpet av timene

Org. moment Kontroll av lekser (prøve) Organisering av elevenes arbeid i grupper Utføring av grupper Lekser - avsnitt 4.8

jeg alternativ

1. Mengden av et stoff måles i:

A. Molekyler

B. atomer

G. kilogram

E. kg/mol

2. Molar masse er:

A. masse av materie

B. massen til en mol av et stoff

B. relativ molekylvekt

D. masse av ett molekyl (ett atom)

D. mengde stoff

E. 1/12 av massen til et karbonatom

3. Avogadros konstant er numerisk lik:

4. Tidsplanen for den isotermiske prosessen er:

A. parabel

B. rett

B. brutt linje

G. kubisk parabel

D. hyperbole

E. ellipse

5. Gay-Lussacs lov er matematisk skrevet som følger:

6. Stoffmengden er lik forholdet:

G. masse av stoff til molar masse

7. Konstantverdien i Clapeyron-ligningen kalles:

A. konstant Avogadro

B. Boltzmann konstant

B. universell gasskonstant

G. absolutt temperatur

D. mengde stoff

E. molar masse

8. Med en isoterm prosess:

9. Med isobarisk oppvarming:

D. temperaturen stiger og trykket synker

10. Under isotermisk kompresjon:

V. volum øker og trykket synker

II alternativ

1. Molar masse er målt i:

A. Molekyler

B. atomer

G. kilogram

E. kg/mol

2. Charles' lov er matematisk skrevet som følger:

3. Grafen for den isokoriske prosessen er:

A. parabel

B. rett

B. brutt linje

G. kubisk parabel

D. hyperbole

E. ellipse

4. Boltzmann-konstanten er numerisk lik:

5. Absolutt temperatur måles i: A. grader Fahrenheit

B. grader Celsius

V. grader Réaumur

G. Kelvinach

E. termometre

6. Avogadros konstant er:

A. massen til en mol av et stoff

B. antall molekyler per volumenhet av et stoff

B. antall molekyler i en mol av et stoff

D. universell gasskonstant

D. forholdet mellom massen til et stoff og dets molare masse

E. forholdet mellom antall molekyler av et stoff og antall molekyler i et mol av et stoff

7. Stoffmengden er lik forholdet:

A. Masse av et molekyl (atom) til molar masse

B. molar masse til Avogadro-konstanten

B. masse av stoff til relativ molekylvekt

G. antall molekyler (atomer) til Avogadro-konstanten

D. antall molekyler (atomer) til molar masse

E. massen til et molekyl (atom) til Avogadro-konstanten

8. Med en isobar prosess:

A. med økende trykk avtar volumet

B. med økende trykk øker volumet

B. trykk og volum endres ikke

G. når trykket synker, synker volumet

D. med økende temperatur øker volumet

E. med en økning i volum, synker temperaturen

9. Med isokorisk kjøling:

A. trykk og temperatur er uendret

B. temperaturen stiger, og trykket øker

B. temperaturen er konstant, og trykket øker

G. volumet øker, men trykket forblir uendret

D. temperatur- og trykkreduksjon

E. volum og temperatur er uendret

10. Med isotermisk ekspansjon:

A. Temperaturen er konstant og trykket synker

B. temperaturen er konstant og trykket øker

B. temperaturen øker og trykket synker

D. volum og trykkreduksjon

D. volum og temperaturnedgang

E. trykk og temperatur er uendret.

Rett svar:

Alternativ I – B B E D D D C A D B

Alternativ II – E G B D D C D E Y A

Kriterier for å evaluere resultatene av en testoppgave:

9-10 er riktig - "5"

8 er riktig - "4"

6-7 er riktig - "3"

< 6 верно – «2»

For svake elever tilbys en fysisk diktat

P*V=konst - formel _______ for prosessen Grafen for den isobariske prosessen er _______ I en isokorisk prosess med synkende temperatur er trykket ________ I henhold til Gay-Lussac-loven, med en økning i volum, er trykket _________ V /T=const er lovens formel _________ I følge Boyle-Mariotte-loven er konstantverdien _________ Isobarisk oppvarming - når temperaturen stiger, og trykket ________ Av de tre grafene - isobarer, isotermer, isokorer, er hyperbelen _______ Ved isotermisk kompresjon er temperaturen konstant, og trykk _______ I den isobariske prosessen er konstantverdien _______

Klassen er delt inn i grupper, i henhold til gitte materialer forbereder elevene en klynge og forsvarer den.

Egenskaper til gasser

Gass (gassform) (fra nederlandsk. gass, går tilbake til annen gresk. hpt) - en av de fire aggregattilstandene av materie, preget av svært svake bindinger mellom dens bestanddeler partikler (molekyler, atomer eller ioner), samt deres høye mobilitet. Gasspartikler beveger seg nesten fritt og kaotisk i intervallene mellom kollisjoner, hvor det er en skarp endring i arten av deres bevegelse. Begrepet "gass" kan også defineres som et stoff hvis temperatur er lik eller overstiger det kritiske punktet, ved denne temperaturen fører ikke kompresjonen av gassen til dannelse av en væske. Dette er forskjellen mellom gass og damp. Når trykket økes, blir mettet damp delvis til en væske, gass gjør det ikke.

Den gassformige tilstanden til et stoff under forhold der eksistensen av en stabil flytende eller fast fase av samme stoff vanligvis kalles damp.

I likhet med væsker er gasser flytende og motstår deformasjon. I motsetning til væsker har ikke gasser et fast volum og danner ikke en fri overflate, men har en tendens til å fylle hele det tilgjengelige volumet (for eksempel et kar).

Gasstilstanden er den vanligste materietilstanden i universet (interstellar materie, stjernetåker, stjerner, planetariske atmosfærer osv.). Av kjemiske egenskaper gasser og deres blandinger er svært forskjellige - fra lavaktive inerte gasser til eksplosive gassblandinger. Konseptet "gass" utvides noen ganger ikke bare til aggregater av atomer og molekyler, men også til aggregater av andre partikler - fotoner, elektroner, Brownske partikler og også plasma.

Det viktigste trekk ved den termiske bevegelsen til gassmolekyler er uorden (kaotisk) bevegelse. Brownsk bevegelse er også eksperimentelt bevis på den kontinuerlige naturen til bevegelsen til molekyler.

Diffusjon er fenomenet spontan penetrering av molekyler av ett stoff inn i et annet. Som et resultat av gjensidig diffusjon av stoffer, utjevnes konsentrasjonen deres gradvis i alle områder av volumet som er okkupert av dem. Det er fastslått at hastigheten på diffusjonsprosessen avhenger av type stoffer og temperatur.

Et av de mest interessante fenomenene som bekrefter tilfeldigheten i bevegelsen av molekyler er Brownsk bevegelse, som manifesterer seg i form av termisk bevegelse av mikroskopiske partikler av et stoff som er suspendert i en gass. Dette fenomenet ble først observert i 1827 av R. Brown, fra hvis navn det fikk navnet sitt. Tilfeldigheten i bevegelsen til slike partikler forklares av den tilfeldige naturen til overføringen av impulser fra gassmolekyler til en partikkel fra forskjellige retninger. Brownsk bevegelse er jo mer merkbar, jo mindre partikkel og jo høyere temperatur i systemet. Avhengigheten av temperatur indikerer at hastigheten på den kaotiske bevegelsen til molekyler øker med økende temperatur, og det er derfor det kalles termisk bevegelse.

gass som

Støtdemperen kan trygt kalles den viktigste komponenten i fjæringen til enhver bil. Uten denne lille knuten ville kjøringen rett og slett vært uutholdelig på grunn av den kontinuerlige vertikale svingen til karosseriet. En bilstøtdemper spiller rollen som en slags demper, som demper vibrasjoner av fjærer, fjærer eller torsjonsstenger. Massen til bilkroppen fordeles til fjæringsfjærene på en slik måte at de sistnevnte konstant komprimeres med en viss mengde, avhengig av bilens vekt og stivheten til fjærene. Dermed har hvert hjul på bilen muligheten til å bevege seg både opp og ned i forhold til karosseriet. På grunn av dette oppnås konstant kontakt mellom hvert hjul og veibanen, uavhengig av om hjulet treffer en hump eller et hull. Men hvis det ikke var noen støtdemper, ville ikke kontakten med veien være konstant på grunn av vibrasjonene fra fjærene. Mange er nok kjent med følelsene når hjulene på bilen begynner å sprette ved den minste støt, og selv i en hastighet på 30 km/t er det en forringelse av kontrollen over bilen. Slike symptomer snakker bare om en mislykket støtdemper. Fra det foregående kan det forstås at støtdemperen tjener til å dempe overdreven vibrasjoner av fjærene og sikre konstant kontakt mellom hjulene og veibanen. Varianter av støtdempere Hvis du spør en sjåfør om hvilke typer støtdempere han kjenner, vil svaret være noe sånt som dette: olje, gass-olje og gass. Og dette er fundamentalt feil, siden absolutt alle bilstøtdempere inneholder olje eller annen væske (mer om det senere). Mer korrekt kan støtdempere deles inn i olje og gass. Og hvis du ikke berører alle slags pneumatiske og justerbare fjæringer, så er det ett- og to-rørs støtdempere. To-rør olje (hydraulisk) støtdemper Den hydrauliske to-rør støtdemper er den enkleste, billigste og dessverre den mest ustabile. Dobbeltrørsstøtdemperen består av følgende komponenter: en sylindrisk kropp (reservoar); arbeider sylinder; direkte slag (kompresjon) ventil innebygd i arbeidssylinderen; stempel; revers slagventil (rebound) innebygd i stempelet; lager; foringsrør. Arbeidssylinderen er plassert i støtdemperhuset, som også fungerer som et reservoar og er fylt med en viss mengde olje. Stempelet er koblet til stangen og er plassert i arbeidssylinderen. Prinsippet for drift av en slik støtdemper er veldig enkelt. Ved arbeid i kompresjon beveger stempelet med stangen seg ned og fortrenger olje gjennom foroverslagsventilen fra arbeidssylinderen inn i støtdemperkroppen. I dette tilfellet komprimeres luften som er i den øvre delen av tanken litt. Ved tilbakeslag beveger stempelet seg i motsatt retning og gjennom tilbakeløpsventilen omgår oljen fra huset til arbeidssylinderen. Den hydrauliske støtdemperen har en rekke alvorlige ulemper. Den største ulempen er varme. Som du vet, gir utryddelsen av en energi opphav til fremveksten av en annen, og i støtdemperen blir de kompenserte vibrasjonene fra våren til og oljen varmes opp tilsvarende. På grunn av to-rørs design og relativt lite volum, varmes oljen raskt opp, men avkjøles dårlig. Dette problemet genererer automatisk det neste - oljeskumming. Det er ingen måte å bekjempe dette på, men erfarne bilister prøver ofte å kvitte seg med lufting ved å fylle en ny støtdemper med olje, som kalles "til øyeeplene".

Gass som arbeidsvæske for motorer

Arbeidsvarme - i varmeteknikk og termodynamikk, en betinget ikke-utskiftbar materialkropp som utvider seg når varme tilføres den og trekker seg sammen når den avkjøles og når arbeidskroppen til en varmemotor beveger seg. I teoretisk utvikling har arbeidsfluidet vanligvis egenskapene til en ideell gass.

I praksis er arbeidsvæsken til varmemotorer produktene av forbrenning av hydrokarbondrivstoff (bensin, diesel, etc.), eller vanndamp, som har høye termodynamiske parametere (initielle: temperatur, trykk, hastighet, etc.)

Kjølemaskiner bruker freoner, helium,

THERMAL ENGINE, en maskin for å konvertere termisk energi til mekanisk arbeid. I en varmemotor utvider gass seg, som presser på stempelet, får det til å bevege seg, eller på bladene på turbinhjulet, og forteller det å rotere. Eksempler på stempelmotorer er dampmotorer og forbrenningsmotorer (og dieselmotorer). Motorturbiner er gass (for eksempel i fly turbojetmotorer) og damp.

I frem- og tilbakegående varmemotorer utvider den varme gassen seg i sylinderen, beveger stempelet og utfører dermed mekanisk arbeid. For å konvertere den rettlinjede frem- og tilbakegående bevegelsen til stempelet til en aksel, brukes vanligvis en sveivmekanisme.

I eksterne forbrenningsmotorer (for eksempel i dampmotorer) varmes arbeidsvæsken opp ved å brenne drivstoff utenfor motoren og gass (damp) mates inn i sylinderen ved høy temperatur og trykk. Gassen, som ekspanderer og beveger stempelet, avkjøles, og trykket faller til nær atmosfære. Denne eksosgassen fjernes fra sylinderen, og deretter mates en ny del gass inn i den - enten etter at stempelet går tilbake til sin opprinnelige posisjon (i enkeltvirkende motorer - med enveisinntak), eller fra baksiden av stempelet (i dobbeltvirkende motorer). I sistnevnte tilfelle går stempelet tilbake til sin opprinnelige posisjon under påvirkning av en utvidende ny del av gass, og i enkeltvirkende motorer går stempelet tilbake til sin opprinnelige posisjon ved hjelp av et svinghjul montert på veivakselen. I dobbeltvirkende motorer er det to arbeidsslag for hver omdreining av akselen, og i enkeltvirkende motorer kun ett; derfor er de første motorene dobbelt så kraftige med samme dimensjoner og hastigheter.

I forbrenningsmotorer oppnås den varme gassen som beveger stempelet ved å brenne en blanding av drivstoff og luft direkte i sylinderen.

For å tilføre friske deler av arbeidsvæsken og eksosgassene i motorer, brukes et ventilsystem. Tilførsel og frigjøring av gass utføres ved strengt definerte posisjoner av stempelet, som er gitt av en spesiell mekanisme som kontrollerer driften av inntaks- og eksosventilene.

sjeldne gasser

Lengden på den frie banen til molekyler er omvendt proporsjonal med trykket til gassen. Med sjeldne gassen øker den naturlig og når for eksempel 1 cm ved et trykk på 0,009 mm Hg. Kunst. og flere kilometer ved høy sjeldenhet (høy). Under disse forholdene, når den gjennomsnittlige veilengden blir mye større enn størrelsen på fartøyet, forekommer kollisjoner mellom gassmolekyler relativt sjelden, og hvert gitt molekyl flyr fra den ene veggen av fartøyet til den andre, for det meste uten kollisjoner med andre. molekyler. Som et resultat endres slike egenskaper som viskositet, diffusjon, termisk ledningsevne, som hovedsakelig avhenger av intermolekylære kollisjoner, betydelig. En veldig sterk reduksjon i den termiske ledningsevnen til gasser ved høyvakuum brukes praktisk talt i termoser, i industrielle og laboratorie Dewar-fartøyer. Termisk isolasjon oppnås i dem hovedsakelig ved at karene er laget med doble vegger og et høyt vakuum skapes i rommet mellom dem.

Den skotske kjemikeren James Dewar (1842-1923). Han forberedte en stor mengde flytende oksygen, som han lagret i et kar han oppfant, kalt Dewar-karet. Et Dewar-kar er en kolbe med doble vegger, fra rommet som luft pumpes ut i. Den termiske ledningsevnen til en foreldet gass mellom veggene er så liten at temperaturen på stoffet som er plassert i karet holder seg konstant i lang tid. For ytterligere å bremse prosessen med varmeoverføring, forsølvet Dewar veggene på karet (En husholdningstermos er bare et Dewar-kar med en propp.)

dypt vakuum

For å oppnå et dypt vakuum, for eksempel i størrelsesorden 10-6 mm Hg. Art., bruk de såkalte diffusjonspumpene. Det er to hovedtyper diffusjonspumper: kvikksølv og olje. De er enkelt- og flertrinns, oftest to-trinns.

Får et dypt vakuum

På fig. 1 viser et diagram av en glassdiffusjonskviksølvpumpe. Den består av en tank 1 med kvikksølv koblet til et kjøleskap 2. Kvikksølv bringes til koking ved oppvarming med en gassbrenner eller en elektrisk ovn. Kvikksølvdamp stiger gjennom rør 3, kommer inn i kjøleskapet, hvor det kondenserer og går tilbake til tanken / gjennom rør 4. Prinsippet for drift av pumpen er basert på det faktum at på grunn av delvis kondensering av kvikksølvdamp inne i kjøleskapet nær slutten av rør 5, ser trykket av kvikksølvdamp (eller annen væske) ut til å være redusert. Derfor diffunderer gassen i røret 6 inn i området med redusert trykk og deretter føres røret 7 bort til forvakuumdelen av installasjonen

Med et relativt høyt trykk i installasjonen reflekteres kvikksølvdamp som forlater røret 5, som kolliderer med gassmolekyler som befinner seg nær enden av dette røret, i alle retninger. Samtidig diffunderer gassen i rør 6 inn i den motgående strømmen av kvikksølvdamp, som ennå ikke har rukket å kondensere. En kvikksølvdiffusjonspumpe bør ikke brukes i slike tilfeller.

Under driften av diffusjonspumpen er det nødvendig å nøye overvåke riktig kjøling av kondenseringsdelen. Vann bør tilføres kjøleskapet før ovnen begynner å varme opp under tanken med kvikksølv og slås av etter at kvikksølvet slutter å koke. Pumpeoppvarmingen skal imidlertid bare slås på etter at forvakuumet allerede er opprettet.

I tilfelle feil i installasjonen, bør oppvarmingen av kvikksølvpumpen slås av umiddelbart og ingenting skal gjøres for å rette opp feilen eller ulykken før den er helt avkjølt. Årsakene til ulykken kan være: overoppheting av kjøleskapet som følge av stopp eller senking av vannstrømmen, sammenbrudd av kjøleskapet på grunn av økt vannstrøm gjennom en varm enhet. Hvis trykket i installasjonen stiger, vil kvikksølvet slutte å koke og temperaturen vil begynne å stige. En ulykke kan også skje med en plutselig oppkoking av overopphetet kvikksølv.

For å oppnå et vakuum i størrelsesorden 10-6 mm Hg. Kunst. det er nødvendig å installere to ett-trinns pumper eller en totrinns pumpe i serie.

På fig. 2 viser en to-trinns oljesenket høyvakuumdiffusjonspumpe med innvendig elektrisk oppvarming. Olje skal ikke helles inn i den ikke mer enn 60-70 cm3. Man må passe på at varmebatteriet er fullstendig dekket med et diffusjonsminerallag inntil 2 mm tykt. For mye olje kan forstyrre normal drift da det forårsaker en forsinket koking. Etter ca. 15 minutter med oppvarming begynner diffusjonspumpen å fungere. Hvis du vil; slå av pumpen, slå først av den elektriske oppvarmingen, la oljen avkjøles til ca 400C, og først deretter slå av kjølingen og ventiler pumpen.

Diffusjonsolje bør skiftes ut med fersk olje fra tid til annen. Egnetheten til diffusjonsolje kan bedømmes etter fargen: sterkt farget olje er uegnet for arbeid.

Ris. 1. Kvikksølvdiffusjonspumpe i glass

Ris. 2Glass høyvakuum olje totrinns diffusjonspumpe.

Etter å ha fjernet oljen fra instrumentet, spyles innsiden av pumpen med karbontetraklorid. Før du fyller pumpen med olje, må alle løsemiddelrester fjernes fullstendig.

Pneumatisk drift

gasssystemer pneumatiske systemer pneumatikk.

Pneumatisk drift

naturlig konveksjon

lukkede celler

forhåndskomprimert gass sirkulasjon (stengt) og ikke-sirkulerende

Til den første retningen

Andre retning

tredje retning

luftstrøm

Tekniske beregninger av pneumatiske systemer reduseres til å bestemme hastigheten og strømningshastighetene til luft under fylling og tømming av tanker (motorarbeidskamre), så vel som med dens strømning gjennom rørledninger gjennom lokale motstander. På grunn av komprimerbarheten til luft er disse beregningene mye mer kompliserte enn for hydrauliske systemer, og utføres kun for spesielt kritiske tilfeller. En fullstendig beskrivelse av prosessene med luftstrøm finnes i spesielle gassdynamikkkurs.

Hovedmønstrene for luft (gass) strømning er de samme som for væsker, dvs. ta plass laminær og turbulent strømningsregimer, jevn og ustabil natur av strømmen, jevn og ujevn strømning på grunn av rørledningens variable tverrsnitt, og alle andre kinematiske og dynamiske egenskaper ved strømmene. På grunn av luftens lave viskositet og relativt høye hastigheter er strømningsregimet i de fleste tilfeller turbulent.

For industrielle pneumatiske aktuatorer er det nok å kjenne regelmessighetene til luftstrømmens etablerte natur. Avhengig av intensiteten av varmeveksling med omgivelsene, beregnes luftparametere under hensyntagen til typen termodynamisk prosess, som kan være fra isotermisk (med fullstendig varmeveksling og oppfyllelse av betingelsen T= const) til adiabatisk (ingen varmeoverføring).

Ved høye hastigheter av aktuatorer og gassstrøm gjennom motstander, anses kompresjonsprosessen som adiabatisk med den adiabatiske eksponenten k= 1,4. I praktiske beregninger erstattes den adiabatiske eksponenten med den polytropiske eksponenten (vanligvis tatt n= 1,3…1,35), som gjør det mulig å ta hensyn til tap på grunn av luftfriksjon og mulig varmeoverføring.

Under reelle forhold skjer det uunngåelig en viss varmeveksling mellom luften og delene av systemet, og den såkalte polytropiske endringen i luftens tilstand finner sted. Hele spekteret av virkelige prosesser er beskrevet av ligningene til denne tilstanden

pV n= konst

hvor n- polytropisk indeks, varierende fra n= 1 (isoterm prosess) opp til n= 1,4 (adiabatisk prosess).

Beregningen av luftstrøm er basert på den velkjente Bernoulli-ligningen for bevegelse av en ideell gass

Begrepene i ligningen er uttrykt i trykkenheter, og det er derfor de ofte refereres til som "trykk":
z - vekttrykk;
p - statisk trykk;
- høyhastighets eller dynamisk trykk.

I praksis blir vekttrykket ofte neglisjert og Bernoulli-ligningen har følgende form

Summen av de statiske og dynamiske trykket kalles det totale trykket. P0. Dermed får vi

Ved beregning av gasssystemer er det nødvendig å huske på to grunnleggende forskjeller fra beregning av hydrauliske systemer.

Den første forskjellen er at det ikke er den volumetriske luftstrømmen som bestemmes, men massen. Dette lar deg forene og sammenligne parametrene til ulike elementer i pneumatiske systemer for standard luft (ρ = 1,25 kg/m3, υ = 14,9 m2/s ved s= 101,3 kPa og t= 20°C). I dette tilfellet skrives kostnadsligningen som

Q m1 = Q m2 eller υ 1 V 1 S 1= υ 2 V 2 S 2

Den andre forskjellen er at ved supersoniske luftstrømhastigheter endres arten av avhengigheten av strømningshastigheten av trykkfallet over motstanden. I denne forbindelse er det begreper om subkritiske og superkritiske luftstrømsregimer. Betydningen av disse begrepene er forklart nedenfor.

Vurder utstrømningen av gass fra en tank gjennom et lite hull mens du opprettholder et konstant trykk i tanken (fig. 11.1). Vi vil anta at dimensjonene til reservoaret er så store sammenlignet med dimensjonene til utløpet at vi fullstendig kan neglisjere gasshastigheten inne i reservoaret, og følgelig vil trykket, temperaturen og tettheten til gassen inne i reservoaret ha verdiene p0, ρ 0 og T0.

Fig.11.1. Utstrømning av gass fra et hull i en tynn vegg

Gassutstrømningshastigheten kan bestemmes fra formelen for utstrømning av en inkompressibel væske, dvs.

Massestrømningshastigheten til gassen som strømmer gjennom hullet bestemmes av formelen

hvor ω 0 er tverrsnittsarealet til hullet.

Holdning p/p 0 kalles graden av ekspansjon av gassen. En analyse av formel (11.7) viser at uttrykket under roten i hakeparenteser forsvinner når p/p 0= 1 og p/p 0= 0. Dette betyr at ved en viss verdi av trykkforholdet når massestrømmen et maksimum Qmax. Plott av gassmassestrøm versus trykkforhold p/p 0 vist i figur 11.2.

Fig.11.2. Avhengigheten av gassens massestrøm av forholdet mellom trykk

Trykkforhold p/p 0, hvor massestrømmen når sin maksimale verdi, kalles kritisk. Det kan vises at det kritiske trykkforholdet er

Som det fremgår av grafen vist i fig. 11.2, med en nedgang p/p 0 sammenlignet med den kritiske strømningshastigheten skal reduseres (stiplet linje) og kl p/p 0= 0 strømningsverdi må være lik null ( Qm= 0). Dette skjer imidlertid ikke faktisk.

Faktisk med de gitte parameterne p0, ρ 0 og T0 strømningshastighet og utstrømningshastighet vil øke med synkende trykk utenfor tanken s så lenge dette trykket er mindre enn det kritiske trykket. Når trykket p når en kritisk verdi, blir strømningshastigheten maksimal, og utstrømningshastigheten når en kritisk verdi lik den lokale lydhastigheten. Den kritiske hastigheten bestemmes av den velkjente formelen

Etter at hastigheten har nådd lydhastigheten ved utløpet av hullet, en ytterligere reduksjon i mottrykket s kan ikke føre til en økning i utstrømningshastigheten, siden, i henhold til teorien om forplantning av små forstyrrelser, vil det indre volumet av reservoaret bli utilgjengelig for eksterne forstyrrelser: det vil bli "låst" av en strømning med lydhastighet. Alle ytre små forstyrrelser kan ikke trenge inn i reservoaret, siden de vil bli forhindret av en strømning som har samme hastighet somheten. I dette tilfellet vil strømningshastigheten ikke endres, forbli maksimal, og strømningskurven vil ha form av en horisontal linje.

Dermed er det to strømningssoner (regioner):

subkritisk regime, ved hvilken

superkritisk regime, ved hvilken

I den superkritiske sonen er det en maksimal hastighet og strømningshastighet som tilsvarer den kritiske ekspansjonen av gassen. Basert på dette, når luftstrømningshastighetene bestemmes, bestemmes utstrømningsmodusen (sonen) foreløpig av trykkfallet, og deretter strømningshastigheten. Luftfriksjonstap tas i betraktning av strømningskoeffisienten μ, som kan beregnes med tilstrekkelig nøyaktighet ved formlene for en inkompressibel væske (μ = 0,1 ... 0,6).

Til slutt bestemmes hastigheten og maksimal massestrøm i den subkritiske sonen, tatt i betraktning komprimeringen av strålen, av formlene

Forberedelse av trykkluft

I industrien brukes ulike design av lufttilførselsmaskiner under det generelle navnet blåsere. Ved opprettelse av overtrykk opp til 0,015 MPa kalles de fans, og ved trykk over 0,115 MPa - kompressorer.

Vifter tilhører bladmaskiner med dynamisk handling og brukes i tillegg til hovedformålet - ventilasjon - i pneumatiske transportsystemer og pneumatiske.

I pneumatiske aktuatorer fungerer kompressorer med et arbeidstrykk i området 0,4 ... 1,0 MPa som energikilde. De kan være volumetrisk (vanligvis stempel) eller dynamisk (vane) handling. Teorien om drift av kompressorer studeres i spesielle disipliner.

I henhold til type kilde og metode for levering av pneumoenergi, er det hoved-, kompressor og oppladbar pneumatisk drift.

Stamme det pneumatiske drevet er preget av et omfattende nettverk av stasjonære pneumatiske linjer som forbinder kompressorstasjonen med verksted, lokale forbrukere innen en eller flere virksomheter. Kompressorstasjonen er utstyrt med flere kompressorlinjer som gir en garantert tilførsel av trykkluft til forbrukerne, tatt i betraktning den mulige ujevn drift av sistnevnte. Dette oppnås ved å installere mellomliggende pneumatiske energilagringsenheter (mottakere) både på selve stasjonen og på anleggene. Pneumatiske linjer er vanligvis reservert, noe som sikrer bekvemmeligheten av vedlikehold og reparasjon. Et typisk sett med enheter som inngår i luftforberedelsessystemet er vist i det skjematiske diagrammet til kompressorstasjonen (fig. 11.3).

Fig.11.3. Skjematisk diagram av kompressorstasjonen

Kompressor 2 med drivmotor 3 suger luft fra atmosfæren gjennom inntaksfilteret 1 og pumper den inn i mottakeren 7 gjennom tilbakeslagsventilen 4, kjøleren 5 og filtertørkeren 6. Som et resultat av avkjøling av luften med en vannkjøler 5 70-80 % av fuktigheten i luften kondenseres. Luften som fanges opp av filter-fuktighetsseparatoren og med 100 % relativ fuktighet kommer inn i mottakeren 7, som akkumulerer pneumoenergi og jevner ut trykkpulsasjonen. Den kjøler ytterligere ned luften og kondenserer en viss mengde fuktighet, som etter hvert som den akkumuleres, fjernes sammen med mekaniske urenheter gjennom ventil 10. Mottakeren er nødvendigvis utstyrt med en eller flere sikkerhetsventiler 8 og en trykkmåler 9. Luft slippes ut. fra mottakeren til pneumatiske ledninger 12 gjennom kraner 11. ventil 4 eliminerer muligheten for et kraftig trykkfall i det pneumatiske nettverket når kompressoren er slått av.

Kompressor pneumatisk drift skiller seg fra den ovenfor beskrevne ryggraden i sin mobilitet og begrensede antall samtidige forbrukere. Mobile kompressorer er mest brukt i ulike typer bygge- og reparasjonsarbeid. I henhold til settet med enheter som er inkludert i luftforberedelsessystemet, skiller det seg praktisk talt ikke fra kompressorstasjonen beskrevet ovenfor (vannkjøleren erstattes av en luftkjøler). Lufttilførsel til forbrukere utføres gjennom gummihylser.

Batteripneumatisk aktuator på grunn av begrenset tilførsel av trykkluft i industrien, brukes den sjelden, men den er mye brukt i autonome kontrollsystemer for mekanismer med en gitt virketid. Figur 11.4 viser flere eksempler på batteridrevne pneumatiske systemer.

For uavbrutt tilførsel av væske til det hydrauliske systemet eller drivstoff til forbrenningsmotorene til enheter med variabel orientering i rommet, brukes trykksetting av væsketanken (fig. 11.4, a) fra pneumosylinderen 1.

Fortrengningen av væske fra tank 5, delt av en membran i to deler, er forsynt med et konstant lufttrykk, avhengig av innstillingen av trykkreduksjonsventilen 3 når den elektriske ventilen 2 er slått på. Begrensningstrykket begrenses av ventilen 4.

Holdningskontrollsystemet til flyet (fig. 11.4, b) består av kontrolljetluftmotorer 4, drevet av kuleluftbelg 1 gjennom en trykkreduksjonsventil 2 og elektriske ventiler 3.

Fig.11.4. Skjematiske diagrammer av batterikraft
pneumatiske systemer (a, b, c) og lukkede pneumatiske systemer (d)

For å drive industrielle pneumatiske automasjonssystemer brukes ofte ikke bare det gjennomsnittlige (normale) området for lufttrykk (0,118 ... 0,175 MPa), men også det lave området (0,0012 ... 0,005 MPa). Dette lar deg redusere forbruket av trykkluft, øke strømningsarealet til elementene og følgelig redusere sannsynligheten for tilstopping av strupeanordningene, og i noen tilfeller oppnå et laminært luftstrømregime med et lineært forhold Q = f(Δ s), som er svært viktig i pneumatiske automatiseringsenheter.

I nærvær av en høytrykkskilde er det mulig å tilføre et lavtrykks pneumatisk system med stor luftstrøm ved hjelp av en ejektor (fig. 11.4, c). Fra høytrykksluftsylinderen 1, utstyrt med en trykkreduksjonsventil 4, en trykkmåler 2 og en ladeventil 3, kommer luft inn i tilførselsdysen 5 til ejektoren. I dette tilfellet skapes et redusert trykk inne i ejektorhuset, og fra miljø luft suges gjennom filteret 6, som kommer inn i mottaksmunnstykket 7 med større diameter. Etter ejektoren blir luften igjen renset for støv av filteret 8 og kommer inn i innretningene 10 for pneumatisk automatisering. Manometeret 9 styrer arbeidstrykket, hvis verdi kan justeres med reduksjonsbryteren 4.

Alle de ovennevnte pneumatiske systemene er åpne (ikke-sirkulerende). Figur 11.4, d viser en lukket strømforsyning for det pneumatiske automatiseringssystemet som brukes i støvete atmosfære. Luft tilføres den pneumoautomatiske enheten 3 av en vifte 1 gjennom et filter 2, og sugekanalen til viften er koblet til det indre hulrommet til det forseglede huset til enheten 3, som samtidig kommuniserer med atmosfæren gjennom et fint filter 4 . Ofte brukes elektriske husholdningsstøvsugere som en vifte, i stand til å skape trykk på opptil 0,002 MPa.

Luften som tilføres forbrukerne må være renset for mekaniske urenheter og inneholde et minimum av fuktighet. Til dette brukes filtre-fuktighetsutskillere, hvor stoff, papp, filt, cermet og andre porøse materialer med en filtreringsfinhet på 5 til 60 mikron vanligvis brukes som filterelement. For en dypere tørking av luften føres den gjennom adsorbenter som absorberer fuktighet. Oftest brukes silikagel til dette. I konvensjonelle pneumatiske aktuatorer, mottakere og filtre-fuktighetsutskillere gir tilstrekkelig tørking, men samtidig må smøreegenskaper tilføres luften, som veke- eller ejektor-type oljeforstøvere brukes til.

Fig.11.5. Typisk luftbehandlingsenhet:
a - skjematisk diagram; b - symbol

Figur 11.5 viser en typisk luftbehandlingsenhet, bestående av en filtertørker 1, en trykkreduksjonsventil 2 og en oljesprøyte 3.

Luften som kommer inn i filterinntaket mottar rotasjonsbevegelse på grunn av det faste pumpehjulet Kp. Ved sentrifugalkraft blir partikler av fuktighet og mekaniske urenheter kastet til veggen av den gjennomsiktige kassen og setter seg ned i dens nedre del, hvorfra de fjernes gjennom avløpsventilen etter behov. Sekundær luftrensing foregår i et porøst filter Ф, hvoretter det kommer inn i girkasseinntaket, hvor det strupes gjennom ventilgapet Cl, hvis verdi avhenger av utløpstrykket over membranen M. Øker fjærkraften P gir økt ventilklaring Cl og dermed utløpstrykket. Kroppen til oljesprøyten 3 er laget gjennomsiktig og fylt med smøreolje gjennom pluggen. Trykket som skapes på overflaten av oljen tvinger den ut gjennom røret T opp til dysen FRA hvor oljen kastes ut og forstøves av luftstrømmen. I veke-type oljesprøyter i stedet for et rør T en veke er installert gjennom hvilken oljen kommer inn i sprøytedysen på grunn av kapillæreffekten.

Bibliografi

Pneumatisk drift

Generell informasjon om bruk av gasser i teknologi

Enhver gjenstand der et gassformig stoff brukes kan tilskrives gasssystemer. Siden den mest tilgjengelige gassen er luft, som består av en blanding av mange gasser, skyldes dens utbredte bruk for ulike prosesser naturen selv. Oversatt fra gresk pneumatikos - luftig, som forklarer den etymologiske opprinnelsen til navnet pneumatiske systemer. Den tekniske litteraturen bruker ofte det kortere begrepet - pneumatikk.

Pneumatiske enheter begynte å bli brukt i antikken (vindturbiner, musikkinstrumenter, belg, etc.), men de ble mest utbredt som et resultat av etableringen av pålitelige kilder til pneumatisk energi - vifter som er i stand til å gi gasser den nødvendige tilførselen av potensial. og (eller) kinetisk energi.

Pneumatisk drift, som består av et kompleks av enheter for å kjøre maskiner og mekanismer, er langt fra den eneste retningen for bruk av luft (i det generelle tilfellet gass) i teknologi og menneskeliv. Til støtte for denne bestemmelsen vil vi kort vurdere hovedtypene av pneumatiske systemer, som er forskjellige både i formål og i metoden for bruk av en gassformig substans.

I henhold til tilstedeværelsen og årsaken til gassbevegelse, kan alle systemer deles inn i tre grupper.

Den første gruppen inkluderer systemer med naturlig konveksjon (sirkulasjon) av gass (oftest luft), der bevegelsen og dens retning bestemmes av temperatur- og tetthetsgradienter av naturlig natur, for eksempel planetens atmosfæriske skall, ventilasjonssystemer i lokaler, gruvedrift, gasskanaler, etc.

Den andre gruppen inkluderer systemer med lukkede celler , som ikke kommuniserer med atmosfæren, der gassens tilstand kan endres på grunn av endringer i temperatur, kammervolum, trykksetting eller oppsuging av gass. Disse inkluderer forskjellige lagringstanker (luftsylindere), pneumatiske bremseanordninger (pneumatiske buffere), alle slags elastiske oppblåsbare enheter, pneumohydrauliske systemer for flydrivstofftanker og mange andre. Et eksempel på enheter som bruker vakuum i et lukket kammer kan være pneumatiske gripere (pneumatiske sugekopper), som er mest effektive for å flytte brikkeprodukter (papir, metall, plast, etc.) i automatisert og robotproduksjon.

Den tredje gruppen bør omfatte slike systemer hvor det brukes energi forhåndskomprimert gass å utføre ulike jobber. I slike systemer beveger gassen seg langs rørledningene med relativt høy hastighet og har en betydelig energireserve. De kan være sirkulasjon (stengt) og ikke-sirkulerende . I sirkulerende systemer føres eksosgassen tilbake gjennom ledningene til superladeren for gjenbruk (som i en hydraulisk drift). Bruken av systemer er veldig spesifikk, for eksempel når gasslekkasje til det omkringliggende rommet er uakseptabelt eller luft ikke kan brukes på grunn av dens oksiderende egenskaper. Eksempler på slike systemer finnes i kryogen teknologi, hvor aggressive, giftige gasser eller flyktige væsker (ammoniakk, propan, hydrogensulfid, helium, freoner osv.) brukes som energibærer.

I ikke-sirkulerende systemer kan gass brukes av forbrukeren som et kjemisk reagens (for eksempel i sveiseproduksjon, i kjemisk industri) eller som en kilde til pneumatisk energi. I sistnevnte tilfelle brukes vanligvis luft som energibærer. Det er tre hovedområder for bruk av trykkluft.

Til den første retningen inkluderer teknologiske prosesser der luft direkte utfører operasjonene blåsing, tørking, sprøyting, kjøling, ventilasjon, rengjøring, etc. Pneumatiske transportsystemer gjennom rørledninger har blitt svært utbredt, spesielt i lys-, mat- og gruveindustrien. Stykker og klumpete materialer transporteres i spesielle kar (kapsler), og støvete materialer blandet med luft beveger seg over relativt lange avstander som ligner på flytende stoffer.

Andre retning- bruk av trykkluft i pneumatiske kontrollsystemer (PSU) for automatisk kontroll av teknologiske prosesser (pneumatiske automasjonssystemer). Denne retningen har blitt intensivt utviklet siden 60-tallet takket være etableringen av et universelt system av industrielle pneumatiske automasjonselementer (USEPPA). Et bredt spekter av USEPPA (pneumatiske sensorer, brytere, omformere, releer, logiske elementer, forsterkere, jetenheter, kommandoenheter, etc.) lar deg implementere på basis av relé-, analog- og analog-relékretser, som er tett i deres parametere til elektriske systemer. På grunn av deres høye pålitelighet er de mye brukt til syklisk programstyring av ulike maskiner, roboter i storskala produksjon, og i bevegelseskontrollsystemer for mobile objekter.

tredje retning bruk av pneumatisk energi, den største når det gjelder kraft er den pneumatiske driften, som i vitenskapelige termer er en av delene av den generelle mekanikken til maskiner. Ved opprinnelsen til teorien om pneumatiske systemer var I.I. Artobolevsky. Han var sjef for Institute of Mechanical Engineering (IMASH) i Leningrad, hvor, under hans ledelse, på 40-60-tallet, ble den akkumulerte informasjonen om teorien og utformingen av pneumatiske systemer systematisert og generalisert. Et av de første arbeidene om teorien om pneumatiske systemer var en artikkel av A.P. Tysk "Anvendelse av komprimert luft i gruvedrift", utgitt i 1933, hvor for første gang bevegelsen av arbeidskroppen til en pneumatisk enhet løses sammen med den termodynamiske ligningen for lufttilstandsparametere.

Et betydelig bidrag til teorien og praksisen til pneumatiske aktuatorer ble gitt av forskerne B.N. Bezhanov, K.S. Borisenko, I.A. Bukharin, A.I. Voshchinin, E.V. Hertz, G.V. Kreinii, A.I. Kudryavtsev, V.A. Marutov, V.I. Mostkov, Yu.A. Zeitlin og andre.

Gasser har en rekke egenskaper som gjør dem uunnværlige i et svært stort antall tekniske enheter.

Gassstøtdemper. Den høye komprimerbarheten og lettheten til gassen, evnen til å justere trykket gjør den til en av de mest avanserte støtdemperne som brukes i en rekke enheter.

Slik fungerer et bil- eller sykkeldekk. Når hjulet treffer en ujevnhet, komprimeres luften i dekket og presset som mottas av hjulakselen mykes betydelig (fig. 35). Hvis dekket var stivt, ville akselen sprette opp til høyden på bumpen.

Gass er arbeidsvæsken til motorer. Høy komprimerbarhet og en sterkt uttalt avhengighet av trykk og volum av temperatur gjør gassen til en uunnværlig arbeidsvæske i komprimerte gassmotorer og varmemotorer.

I motorer som kjører på komprimert gass, for eksempel luft, utvider gassen seg og fungerer ved nesten konstant trykk. Trykkluft, ved å utøve trykk på stemplet, åpner dørene i busser og elektriske tog. Trykkluft driver stemplene til luftbremsene til jernbanevogner og lastebiler. Pneumatisk hammer og andre pneumatiske verktøy drives av trykkluft. Selv på romfartøy er det små jetmotorer som går på komprimert gass - helium. De orienterer skipet på riktig måte.

I forbrenningsmotorer i biler, traktorer, fly og jetmotorer brukes høytemperaturgasser som arbeidsvæske som driver et stempel, turbin eller rakett. Når den brennbare blandingen brennes i sylinderen, stiger temperaturen kraftig til tusenvis av grader, trykket på stempelet øker og gassen, som utvider seg, virker over lengden av stempelslaget (fig. 36).

Bare gass kan brukes som arbeidsvæske i varmemotorer. Oppvarming av en væske eller fast stoff til samme temperatur som en gass vil kun føre til en liten bevegelse av stempelet.

Ethvert skytevåpen er i hovedsak en varmemotor. Kraften til gasstrykk - produktene av forbrenning av eksplosiver - skyver kulen ut av boringen eller prosjektilet fra munningen til pistolen. Og det er viktig at denne kraften virker langs hele lengden av kanalen. Derfor er hastigheten til kulen og prosjektilet enorm - hundrevis av meter per sekund.

sjeldne gasser. Evnen til ubegrenset ekspansjon fører til at det å skaffe gasser ved svært lave trykk - i en tilstand av vakuum - er et komplekst teknisk problem. (I en tilstand av vakuum kolliderer gassmolekyler praktisk talt ikke med hverandre, men bare med veggene i fartøyet)

Konvensjonelle stempelpumper blir ineffektive på grunn av lekkasje av gasser mellom stempelet og sylinderveggene. Det er ikke mulig å oppnå trykk under tideler av en millimeter kvikksølv med deres hjelp. Det er nødvendig å bruke komplekse enheter for å pumpe gasser. For tiden er trykk i størrelsesorden Pa mmHg oppnådd. Kunst.).

Vakuum er hovedsakelig nødvendig i vakuumrør og andre elektroniske enheter. Kollisjoner elektrisk

ladede partikler (elektroner) med gassmolekyler forstyrrer normal drift av disse enhetene. Noen ganger er det nødvendig å skape et vakuum i svært store volumer, for eksempel i elementære partikkelakseleratorer.

Vakuum er også nødvendig for smelting av metaller fri for urenheter, dannelse av termisk isolasjon, etc.

1. Hva kalles tilstandsligningen? 2. Formuler tilstandsligningen for en vilkårlig masse av en ideell gass. 3. Hva er den universelle gasskonstanten? 4. Hvordan er trykk og volum av gass relatert i en isoterm prosess? 5. Hvordan henger volum og temperatur sammen i en isobar prosess? 6. Hvordan henger trykk og temperatur sammen i en isokorisk prosess? 7. Hvordan kan isotermiske, isobariske og isokoriske prosesser gjennomføres? 8. Hvorfor brukes bare gasser som arbeidsvæske i varmemotorer?