Физические свойства сжатого воздуха

  Воздух является смесью газов. Основную долю в этой смеси составляет азот (78% объёма) и кислород (21%). Другие газы содержатся в небольшом количестве (аргон, углекислый газ и т. д.). Также в воздухе содержится водяной пар. Воздух взрыво- и пожаробезопасен.

Сжатый воздух, применяемый в пневматических системах, характеризуется рядом параметров.

Плотность

Плотность сжатого воздуха ρ определяют как массу единицы его объема.

 ,

 

где V и m — соответственно объем и масса газа.

Величину, обратную плотности ρ, называют удельным объемом υ. Удельный объем представляет собой объем, занимаемый единицей массы сжатого воздуха:

 .

При давлении воздуха, равном 1,013⋅10⁵ Па, и температуре, равной 20°С, плотность воздуха ρ = 1,207 кг/м³ , а удельный объем υ = 0,83 м³/кг

Давление

Одним из важнейших параметров, характеризующих сжатый воздух, является давление. Давление газа на какую-либо поверхность определяется воздействием на эту поверхность молекул газа при их движении. Такое давление называется абсолютным. Показатели этого давления учитывают в физических законах p_абс .

Атмосферное давление обусловлено взаимодействием планеты и ат-мосферы, находящейся вокруг Земли. Атмосферное давление зависит от высоты над уровнем моря, климатических условий и широты географического места р_атм.

Превышение абсолютного давления над атмосферным называют избы-точным давлением ризб (или манометрическим). Именно это давление учитывают практически во всех технических расчетах (рис.1). Его измеряют манометрами и указывают в технических характеристиках пневматических устройств. pабс = ратм + ризб

 

Рис.1. Определение давления газа

Единицей измерения давления в системе СИ является Паскаль (Па), определяемый, как отношение силы в 1Н к площади в 1м².

 До 80х годов прошлого века широко использовалась единица измерения, называемая атмосфера (атм.). Ее определяли, как отношение усилия в 1 кГс к площади, равной 1см², где 1кГс – это усилие, определяемое воздействием на горизонтальную поверхность груза массой в 1 кг

Избыточное давление, используемое в промышленных пневматических системах, составляет около (4..8) х 10⁵ Па.

Поскольку использование значений с таким количеством нулей на практике оказывается неудобным (можно представить, сколько нулей должно стоять на шкале манометра, что бы понять это), то было предложена единица измерения bar (бар), которая равна:

 

1бар=10⁵ Па

 

Так как 1кГс = 9,8Н, то значение давления, выраженное в барах и атм. близки друг к другу:

Так как реально атмосферное давление является переменным, то для технических расчётов принимают значение:

 

1_атм =0.98 бар

1бар = 1,02атм

Наряду с указанными единицами измерения давления в технических системах можно встретить единицу измерения давления psi, определяемую отношением усилия, выраженного в фунтах к площади, выраженной в квадратных дюймах. Также часто встречаются такие единицы измерения как миллиметры ртутного столба (мм рт. ст) и миллиметры водяного столба (мм вод. ст.). Соотношение между основными единицами измерения давления представлены в таблице 1.1.

 

Таблица 1.1