Pneumaatika ja hüdraulika alused - ekursus - Pneumaatika füüsikalised alused

Newtoni seadus

F = m × a,

(jõud= mass×kiirendus, kus a=g=9.81m/s2).

Mõõtühikute määratlused

Mass: 1 kg - SI süsteemi põhiühikute hulka kuuluv massiühik, mis

võrdub Pariisis rahvusvahelises Kaalude ja Mõõtude

Büroos säilitatava rahvusvahelise etaloni massiga, mis on

võrdne 1dm3 destilleeritud vee massiga temperatuuril

4.2°C.

Jõud: 1kp - jõukilogrammi nimetus SFV-s, Austrias, Rootsis jm.

1N - SI süsteemi jõuühik, mis on võrdne jõuga, mis

annab kehale massiga 1 kg oma mõjumise suunas

kiirenduse l m/s2.

1kp=1kg×9,81 m/s2=9,81 N.

Temperatuur: temperatuuride vahe - 1°C=1 K,

nullpunkt - 0°C =273 K.

Rõhk: 1at - Tehniline atmosfäär,

1 at=lkp/cm2=0,981 bar.

Pa - Pascal

1 Pa=10N/m2=105bar,

1 bar=105N/m2=105Pa=1,02 at.

Atm - normaalrõhk,

1 atm=1,033 at=1,013 bar. mmHg - mm

elavhõbedasammast, mmHg= torr, 1

at=736torr, 1 bar=750 torr,

760mmHg=1 atm.

Normaalrõhu väärtust loetakse omamoodi nullpunktiks, millest mõõdetakse

erinevaid rõhu väärtusi.

pamb - atmosfääri rõhk mille väärtus sõltub nii geograafilisest

asukohast kui ka ilmastikust ega ole konstantne suurus.

pe,1 - ülerõhk

pe,2 - alarõhk

pabs - absoluutne rõhk

Õhu kokkusurutavus

Nagu gaasidele üldiselt omane ei oma ka õhk kindlat ruumala, see muutub

vastavalt välistingimustele. Gaasid täidavad kogu ruumala, millesse nad on

suletud.

Gaasi rõhu ja gaasi ruumala omavahelise seose tingimusel, et gaasi temperatuur

ei muutu, määrab ära Boyle-Mariotte seadus.

p1×V1=p2×V2=p3×V3=const

Näide:

Jõuga F2 surutakse kokku õhku, mille algruumala on V1=1m3

ning algrõhk

anumas on p1=100kPa tingimusel, et temperatuur anumas jääb muutumatuks.

Õhu ruumala anumas kokkusurumise tulemusena on V2=0,5m3.

Milline on rõhu

P2 väärtus?

Rõhu P2 suuruse leiame kasutades valemit p1×V1=p2×V2 :

P2=(100kPa×1m3)/0,5m3=200kPa

Suurendades jõudu veel, nii et ruumala V3=0,05m3

, saame rõhu väärtuseks:

P3=(100kPa×1m3)/0,05m3=2000kPa

Õhu ruumala sõltuvus temperatuurist

Temperatuuri tõustes suureneb gaasi ruumala 1/273 võrra oma algruumalast iga

Kelvini kraadi kohta tingimusel, et gaasi rõhk jääb konstantseks. Seda seos

kirjeldab Gay-Lussac'i seadus.

V1/V2=T1/T2

VT2=VT1+(VT1/273)×(T2-T1)

VT1 - ruumala temperatuuril T1

VT2 - ruumala temperatuuril T2

Näide:

0,8 m3õhku, mille algtemperatuur T1=293K (20°C), kuumutatakse konstantsel

rõhul temperatuurini T2=344K (71°C). Milline on õhu ruumala temperatuuril

T2?

VT2=0,8 m3+(0,8m3/273K)×(344K-293K) =0,8 m3+0,15m3=0,95 m3

Pneumaatikas kasutatakse õhu koguse mõõtmiseks tihti sellist ühikut nagu õhu

kogus normaaltingimustel Nm3

(normaalkuupmeeter).

Määratlus:

1 Nm3 - 1m3

õhku temperatuuril 273,15K (0°C), rõhul 760 torri=101325Pa.

Näide:

Suruõhureservuaar ruumalaga 2m3

on täidetud õhuga. Rõhk reservuaaris on 700

kPa temperatuuril 298K (25°C). Milline on sama õhu kogus

normaaltingimustel?

1. Arvutame antud õhukoguse ruumala normaalrõhul 101325 Pa ≈ 100000Pa ja

temperatuuril 298K (25°C), kasutades selleks Boyle-Mariotte'i seadust:

V1=(p2×V2)/p1=(700kPa×2m3)/100kPa=14m3

2. Arvutame sama õhukoguse ruumala temperatuuril 273K:

V0=14m3+(14m3/273K)×(273K-298K)=12,7Nm3.