При установившемся движении воздуха в трубопроводе постоянного сечения его массовый расход вдоль потока является постоянным, рис. 3. Тогда можно записать:
Q ρ/ s = Qρ/s = v 1 ρ 1 = v 2 ρ 2 = vρ= const. (10)
Рис. 3. Течение газа в трубе с постоянным диаметром
Движение воздуха сопровождается трением, давление вдоль потока падает, воздух расши-ряется, его плотность уменьшается, а скорость увеличивается (10).
Чем короче трубопровод и чем меньше время его прохождения частицами газа, тем ближе процесс к адиабатному, так как теплообмен с окружающей средой практически не происхо-дит. Эта модель процесса наиболее подходит для пневмоприводов с небольшими по протя-женности трубопроводами.
Запишем число Рейнольдса для потока газа в трубе через массовый расход и динамическую вязкость: Re = vd / ν, (11)
где скорость равна: v = 4 Q / πd2, а кинематическая вязкость равна: ν = μ/ ρ. Подставив при-веденные выражения в формулу (4), получим:
Re = vd / ν = 4 Q ρ /πd μ, (12)
где μ – динамическая вязкость воздуха, не зависящая от давления. Поэтому, если учесть, что в коротких трубах пневмоприводов с системами охлаждения, температура практически посто-янна, поэтому число Рейнольдса по длине трубы не меняется, а следовательно, коэффициент λ будет постоянной величиной по всей трубе, несмотря на возрастание скорости потока.
Для жидкости при турбулентном течении зависимость расход-давление имеет вид:
- в единицах напора: Н = Нст + кQ2; после умножения на ρg (р = ρgh) и подстановки:
- в единицах давления: р – р ст = ρg кQ2 → 
(12а)
где к – сопротивление трубопровода: 
После подстановки в (12а), получим: 
Для воздуха при турбулентном течении эта зависимость имеет вид:
|
|
(13)
При движении газа в подкритическом режиме (рис. 2), членом 2ln (р 1/ р 2) можно пренебречь, так как: λl / d >> 2ln (р 1/ р 2). Тогда формула (13) примет упрощенный вид:
(14)
Коэффициент λ, входящий в формулы (13) и (14), определяют так же, как и для несжимаемых (капельных) жидкостей по числу Рейнольдса и относительной шероховатости труб.
Подготовка воздуха
Воздух в пневмосистеме очищают от механических примесей и влаги и придают ему смазывающие свойства с помощью маслораспылителей.
В качестве фильтрующих элементов используется ткань, картон, войлок, металлокерамика и другие пористые материалы, обеспечивающие тонкость фильтрации 5…60 мкм.
Дополнительная осушка воздуха обеспечивается в ресиверах.
Для глубокой осушки воздух пропускают через сорбенты, поглощающие влагу.
Рис. 4. Типовой узел подготовки воздуха:
а - принципиальная схема; б - условное обозначение.
1- фильтр-влагоотделитель;
2- редукционный клапан;
3- зазор в седле клапана;
4- манометр:
5- маслораспылитель;
6- соплó эжектора;
7- трубка маслораспылителя;
8- мембрана редукционного клапана;
9- пружина;
10- неподвижная крыльчатка;
11- пористый фильтр.
Первичная очистка: поступающий воздух в фильтре-влагоотделителе 1 получает вращение за счет неподвижной крыльчатки 10. Центробежной силой частицы влаги и механических примесей отбрасываются к стенке прозрачного корпуса и оседают внизу, откуда удаляются через сливной кран.
Вторичная очистка происходит в пористом фильтре 11, после которого воздух поступает в редукционный клапан.
|
|
В редукционном клапане 2 воздух проходит через зазор клапана 3, величина которого зависит от выходного давления над мембраной 8. Если возрастает, мембрана уменьшает зазор, сопротивление увеличивается и давление стабилизируется. Регулировка начального сжатия пружины 9 обеспечивает изменение зазора и, следовательно, выходного давления.
Корпус маслораспылителя 5 делается прозрачным и заполняется смазочной жидкостью. Дав-ление на поверхности масла вытесняет его через трубку 7 в сопло эжектора 6, где оно распыляется потоком воздуха.
В маслораспылителях фитильного типа вместо трубки 7 установлен фитиль, по которому сма-зочная жидкость поступает в распылительное сопло за счет капиллярного эффекта.