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1、气动系统压力、流量、气管壁厚、用气量计算1 气动系统相关 计算 11.1 试验用气量计算 11.2 充气压力计算 21.3 管径及管路数量计算21.3.1 根据流量计计算管径及管路数量 21.3.2 根据减压阀计算管径及管路数量 41.3.3 管径及管路数确定61.4 气管壁厚计算 71.5 理论充气时间和一次试验用气量核算 71气动系统相关计算1.1 试验 用 气量计 算根据系统要求，最大气流量需求发生于：漏气量为2.5m3/s (标 准大气压下的气体体积)时，筒内压力充至 1.35MPa 压力的时间不 大 于 30s ， 并能 保证持续不少于 10s 。根据公式 PV=PV(1)1 1 2
2、 2求得单位最小流量：Vmin-0.1MPa二(1.35/0.1 ) X ( 0.0675+0.01 ) /30)+2.5=2.539m 3/s其中 0.0675m 3是 装置 密闭腔容积；0.01m 3是管路容积（管路长度取 20m ）。因为气源 提供的 流量在 10MPa 压力下不小于 2.6m3/s （标准大 气压），而系统输入压力最大为 16MPa ，所以气源满 足系统 流量要 求。后文中按照输入流量 为 2.6m3/s 进行计算。质量流量（Kg/h ）=体积流量X密度，20 C时，标准大气压下 气体密度为 1.205kg/m3, 即质量流量=2.6 X 1.205 X 3600=13
3、014kg/h 。1.2 充气 压 力计算一般密 闭腔 充气压 力设 置为目 标 值的 1.05 至 1.1 倍 ，由于 系统 要求的 漏气量较大，初步设定充气压力为目标值的 2.0 倍。本 装置需对密闭腔充气 至最 大 1.35MPa ， 即 目标值 为 1.35MPa ， 充气压 力 为 P：P=2.0 X 1.35=2.70MPa 。即减压 阀出 口压力 初步 设定 为 2.70MPa 。1.3 管径 及 管路数 量计 算1.3.1 根 据流量 计计算管径及管 路数量流量计一般都有量程限制，如果流量过大，就必须将总气量分 几路进行输送，以保证单路的输送流量符合流量计量程，根据流量 计的量
4、程计算分路数。表 4 流量计 计算参 数表流体质量流量Q13014质量流量（kg/h）=体积流量（Nm3/h ） * 密度（kg/m3 ）kg/h气体常数R& 314kj/(mol.流体分子量M29空气分子量29g/mol阀前流体的密度p190.48p =P M/RT厂1kg/m3阀后流体的密度p32.14p =P M/RTL2kg/m3假设管路分为一、二、三、四、五路分另I计算每路的质量流量 及体积流量（体积流量=质量流量/减压阀出口密度P ）。表 5 流量计 计算参 数表分路数单路质量流量单路体积流量113014kg/h404.9m 3/h26507kg/h202.5m 3/h34338k
5、g/h135.0m 3/h43253kg/h101.2m 3/h52603kg/h81.0m 3/h再根据体积流量选择流量计，选型表如表6。表 6 流量计 型号参 数表流量计口径气体流量量程15mm2.2-38m 3/h20mm4-50m 3/h25mm8.8-110m 3/h32mm16T50m 3/h40mm27-205m 3/h50mm35-380m 3/h65mm65-680m 3/h若分为1路气，单路体积流量404.9m3/h，仪表口径需选择65mm , 口径太大，不符合精确调节要求。若分为 2路气，单路体积流量 202.5m3/h ，仪表口径需选择 50mm 口 径大， 不符合精确
6、调节要求。若分为 3 路气，单路体积流量 135.0m3/h ，仪表口径需选择 32mm 分录数合适， 但口 径略大， 用电磁阀做流量精确控制稍显困难。若分为4路气，单路体积流量1012m3/h，仪表口径需选择25mm , 分录数合适，且适合进行流量精确控制。若分为 5 路气，单路体积流量 81.0m3/h ，仪表口径需选择 25mm， 分路数太多， 使系统更复杂。综合考虑， 气管分为四路， 选择 DN25 流量计， 流量计型号为LUGB-DN25 涡街流量计， 最大压力 4.0MPa ， 量程为 8.8-110m3/h ， 最大量程101.2m3/h ,满足使用要求。1.3.2 根 据减压
7、阀计算管径及管 路数量流体经过减压阀节流排出的流量与流体的性质和状态有关，也 与阀后、阀前的压力比值有关，但 当阀后、阀前压力比值达到临界 压力比 x时，流量不再与出口压力相关。减压阀的理论流量公式 如下：2)(3)一般气体临界压力比o X = 2/ ( 1+k ) k/( k-1) ， 其中压缩空气K 为 1.4 ,求得o x = 0.5283。表 7 减压阀 核算参 数表阀前压力P116016MPa=160kgf/cm2kgf/cm2阀后压力P2272.7MPa=27kgf/cm2kgf/cm2流体温度T293T=摄氏温度(20)+273K质量流量(kg/h )流体质量流量Q13014kg
8、/h=体积流量(Nm3/h ) *密度(kg/m3 )气体常数R& 314kj/(mol流体分子量M29空气分子量29g/mol阀前流体的密190.48p =P M/RT厂1kg/m3阀后流体的密32.14p =P M/RT厂2kg/m3阀前流体的比0.0052V =1/ p 1m3/kg流量系数C0.5(般在0.450.6之间)减压阀的理论流量公式如下:由于 P2/P1=27/160=0.2 6mm时，c心0.18 X 5 mm ； 当 5 W 6mm 时，c=1mm。求得16MPa气源处通径25mm气管壁厚应大于5min同理求得减压阀后通径25mm气管壁厚应大于5min综上所述，16MPa
9、气源管路壁厚取4.0mm合适，减压阀后通径 25mm 气管壁厚取 2.0mm 合适。1.5 理论 充 气时间 和一 次 试验用气 量核 算计算充气时间和用气量：Q腔体充气量=Q进气量-Q漏气量=3-2.5=0.5m3/s（标准大气 压）V 腔内空气体积=（ 0.0675+0.01 ）X1.35/0.1=2.26m3（ 标准大 气压）充 气 到 1.35MPa 的 时 间 t=2.26/0.5=4.5s式中 0.0675m3 为筒内密封 腔的容 积；0.01m 3 是管路容积（管路长度取 20m ）。一次试验的最大气量：Vmax=3 X 4.5+2.5 X 10=38.50m 3 （标准大气压）根据上述计算可知，管通径选取是合适的，由于充气时间较短 可能实际漏气量较小，因此要在其中一个管路上设置节流阀，在实 际使用时，在腔内充气至 1.35MPa 后，关闭其它三路，只开启这一 路进行补充漏气量，以提高控制精度和测量精度。
