本书全面地介绍了管路气体力学及其在气动技术中的应用。力学部分的主要内容包括空气的热力学性质、湿空气、不可压缩管流的基础、相似理论与量纲分析和可压缩管流;气动技术部分的主要内容包括充排(或放)气特性、气动回路的流量特性、气动元件流量特性的测试方法,重点介绍了气动减压阀特性的测试和气动元辅件的流动特性。
本书的特色是运用气体力学的基本知识分析和解决气动技术方面的技术问题,是一本把气体力学知识应用于民用工业的图书。本书既涉及气动元件,也涉及气动回路,还涉及各项气动元件性能的正确估算方法及性能测试研究方法。本书提出的测量误差预估和最佳测点的确定方法对涉及压缩空气流动的相关工作具有一定的指导作用。
本书可供从事气动工程研发、设计和试验的技术人员使用,也可供高校相关专业师生参考。
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前言
第1章 空气的热力学性质
1.1 空气的物理性质
1.2 热力学基本概念
1.3 热力学第一定律
1.4 热力学过程
1.5 准平衡过程的能量
第2章 湿空气
2.1 绝对湿度、相对湿度、露点
2.2 压缩空气的相对湿度、压力露点
2.3 高洁净气动系统
第3章 不可压缩管流的基础
3.1 流体的概念
3.2 流体静力学基础
3.3 流动的分类
3.4 质量方程
3.5 能量方程
3.5.1 位能、动能和压力能
3.5.2 伯努利方程
3.5.3 伯努利方程的应用
3.5.4 总流的伯努利方程
3.6 动量方程
3.7 层流和紊流
3.7.1 圆管中的层流
3.7.2 圆管中的紊流
3.8 沿程损失和局部损失
3.9 管路计算
3.10 自由淹没射流及其应用
第4章 相似理论与量纲分析
4.1 概述
4.2 力学相似条件
4.3 相似准则
4.4 量纲分析
4.5 利用相似理论完成大通径气动元件的流量特性参数测试
第5章 可压缩管流
5.1 声速a和马赫数M
5.2 基本方程组
5.3 一元定常完全气体等熵流动的特性分析
5.4 一元定常等熵流动的参考状态
5.4.1 滞止状态
5.4.2 临界状态
5.5 质量流量、壅塞现象
5.6 气动力函数表
5.7 微弱扰动波及冲波的形成
5.8 正冲波
5.9 斜冲波
5.10 膨胀波
5.11 超声速自由射流
5.12 超声速风洞的建立
5.13 超声速喷管的等熵出流
5.14 一元有摩擦的绝热定常流
5.14.1 特性分析
5.14.2 等截面直管有摩擦的绝热定常流的特性计算
5.15 气体引射器
5.15.1 收缩喷管引射器
5.15.2 收缩喷管引射器的特性计算
第6章 气动元件流量特性的表述
第7章 气动回路的流量特性
7.1 并联回路
7.2 串联回路
7.3 两个元件的串联
7.4 三个元件的串联
7.5 气动元件结构形状对流量特性的影响
7.6 有关串联回路研究的分析
7.7 ISO 6358-3:2014(即GB/T 14513.3—2020)分析
7.7.1 ISO 6358-1:2013(即GB/T 14513.1—2017)中气动元件的流量特性参数表达式
7.7.2 按摩擦因数λ计算气管道的流量特性参数
7.7.3 按实验结果计算气管道的流量特性参数
7.7.4 用其他流量参数或者直管等效长度来估算流量特性参数
7.7.5 ISO 6358-3:2014提供的气动元件流量特性参数表达方式的分析
7.7.6 ISO 6358-3:2014估算气动系统的流量特性参数方法的分析
第8章 充放气特性
8.1 充放气特性的基本方程
8.2 固定容器的充放气特性
8.3 充放气特性线
第9章 定压法和变压法(ISO 6358:1989)
9.1 国际标准ISO 6358:1989的基本内容
9.2 定压法两个流量特性参数(C、b值)测量误差预估
9.2.1 声速流导C值的测量误差预估
9.2.2 临界压力比b值的测量误差预估
9.2.3 b值测量误差的分析及“最佳测点”的发现
9.3 临界压力比b值的由来及其作用
9.4 定压法的分析
9.4.1 对流量特性曲线近似为椭圆曲线的假设的可信性论证
9.4.2 有关定义的分析
9.4.3 测试原理的分析
9.4.4 测试方法的分析
9.4.5 仪表测量精度的分析
9.4.6 气动元件结构形状对b值的影响
9.4.7 测试元件范围的分析
9.4.8 流量特性扩展式的分析
9.4.9 定压法的修订建议
9.5 变压法两个流量特性参数C、b值的测量误差预估
9.5.1 声速流导C值的测量误差预估
9.5.2 临界压力比b值的测量误差预估
9.6 变压法的分析
9.6.1 壅塞流定义的分析
9.6.2 声速流导C值公式的分析
9.6.3 临界压力比b值公式的分析
9.6.4 测试方法的分析
9.6.5 测试原理的分析
9.6.6 变压法的综合分析
第10章 串接声速排气法(GB/T 14513—1993)
10.1 串接声速排气法的基本原理
10.2 两个流量特性参数S值和b值的测量误差预估
10.2.1 S值的测量误差预估
10.2.2 b值的测量误差预估
10.3 辅助元件的最佳选择
10.3.1 辅助元件应具备的条件
10.3.2 选择辅助元件的适用图表
10.4 气罐容积V的选择
10.5 串接声速排气法的测试步骤
10.6 GB/T 14513—1993的修订
10.6.1 修订内容
10.6.2 S值和b值的测量精度
10.7 有关串接声速排气法的问答
10.8 串接声速排气法的综合分析
第11章 定压法和变压法(ISO 6358-1:2013)
11.1 ISO 6358:1989的修订内容
11.2 ISO 6358-1:2013基本概念和基本公式的分析
11.3 测试原理的分析
11.3.1 定压法的分析
11.3.2 变压法的分析
11.4 测试方法的分析
11.5 其他方面的分析
11.6 奉化气动检验中心验证报告的结论
第12章 等温容器放气法
12.1 等温容器放气法的基本原理
12.2 ISO 6358-2:2013的基本原理
12.3 对ISO 6358-2:2013的质疑
12.3.1 流导C_e公式的由来及疑问
12.3.2 临界背压比b值公式的疑问
12.4 正规的等温容器放气法的S值和b值的测量误差预估
12.4.1 S值测量误差预估
12.4.2 b值测量误差预估
12.4.3 b值测量误差的分析
12.5 等温容器放气法测试实例
12.6 等温容器放气法的分析
第13章 直接测量法
13.1 直接测量法原理
13.2 S值和b值的测量误差预估
13.3 直接测量法的设计原则
13.4 直接测量法的优缺点
13.5 直接测量法的有关问答
13.6 直接测量法与其他各种测试方法的比较
第14章 测量误差的预估与最佳测点的确定
14.1 什么是均方根误差
14.2 均方根误差分析应提供的条件
14.3 用均方根误差分析法预估测量误差的重大作用
14.3.1 判断测试原理是否正确
14.3.2 判断测试方法是否正确
14.3.3 可确定最佳测点
14.3.4 判断仪表测量精度等级是否合理
14.3.5 判断各仪表测量精度的匹配是否合理
第15章 气缸内的流动特性
15.1 密封接触力和密封摩擦力的估算
15.2 气缸的充放气特性
15.3 气缸性能的适用图线
第16章 气动减压阀的特性研究
16.1 减压阀的工作原理
16.1.1 活塞式减压阀
16.1.2 平衡式减压阀
16.1.3 形成滞环的原因
16.1.4 流量特性测试曲线的分析
16.2 减压阀流量特性测试方法之一(GB/T 20081.2—2006,即ISO 6953-2:2000)
16.2.1 传统方法测试流量特性的原理
16.2.2 流量特性曲线的分析
16.2.3 流量特性的测试实例分析
16.2.4 流量特性曲线的理论估算
16.3 减压阀流量特性测试方法之二(ISO 6953-3:2012)
16.3.1 等温容器充气法测试流量特性的原理
16.3.2 流量特性的测试实例
16.3.3 流量特性测试原理的比较
16.4 减压阀压力特性的测试方法
16.5 减压阀溢流特性的测试方法
第17章 管道及管接头的流动特性
17.1 气管道
17.1.1 摩擦管的理论研究方法
17.1.2 测试时的有关计算公式
17.1.3 摩擦管的实验研究分析
17.1.4 聚氨酯管道S值、b值的适用图线
17.1.5 对有关气管道的理论与实验研究的评说
17.2 管接头
第18章 气动单向阀、梭阀换向阀的流动特性
18.1 单向阀的流量特性参数
18.2 中位止回式三位五通滑阀的流量特性参数
18.3 梭阀的流量特性参数
18.4 滑阀的流量特性参数
18.4.1 弹性密封滑阀
18.4.2 间隙密封滑阀
18.5 座阀的流量特性参数
18.5.1 滑柱式座阀
18.5.2 同轴式座阀
18.6 滑板式阀的流量特性参数
18.7 有关换向阀流量特性参数测试的问答
第19章 单向节流阀的流动特性
19.1 控制流道的流动特性
19.2 自由流道的流动特性
19.3 测量单向节流阀流量特性的可用方法
第20章 气动消声器和喷嘴的特性研究
20.1 消声器
20.1.1 消声器内的流态分析
20.1.2 对消声器性能的要求
20.1.3 消声器特性的测定(JB/T 12705—2016)
20.1.4 大通径消声器的性能测试
20.1.5 国内消声器性能的现状及提高性能的建议
20.2 喷嘴
第21章 真空发生器的流动特性
21.1 真空发生器的工作原理
21.2 真空发生器的特性计算
21.2.1 空气消耗量
21.2.2 最大吸入流量
21.2.3 最大真空度
21.3 真空发生器各参数对性能的影响
21.3.1 对最大吸入流量的影响
21.3.2 对最大真空度的影响
21.4 真空发生器理论估算性能的可信性
附录
附录A 一元等熵流气体力学函数表(k=1.4)
附录B 函数□的数值表
附录C 正冲波(完全气体,k=1.4)
附录D 膨胀波
参考文献
封底
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