第 1 章 气压传动技术基础1.1 气动系统的特点及构成
气压传动与控制技术简称气动技术，是指以压缩空气为工作介质来进行能量与信号的传递，实现生产过程机械化、自动化的一门技术，它是流体传动与控制学科的一个重要组成部分。从广义上看，气动技术范畴，除空气压缩机、空气净化器、气动马达、各类控制阀及辅助装置以外，还包括真空发生装置、真空执行元件以及各种气动工具等。
由于气动技术相对于机械传动、电传动及液压传动而言有许多突出优点，因而近年来发展十分迅速，现代气动技术结合了液压、机械、电气和电子技术的众多优点，并与它们相互补充，成为实现生产过程自动化的一个重要手段，在机械、冶金、纺织、食品、化工、交通运输、航空航天、国防建设等各个部门已得到广泛的应用。
表 21-1-1 气动技术的优缺点
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表 21-1-2 气动、液压、电气和机械四种传动与控制的比较
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图 21-1-1 气动系统的构成
表 21-1-3 气动系统的构成
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1.2 空气的性质1.2.1 空气在不同压力和温度下的密度
表 21-1-4 空气在不同压力和温度下的密度
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1.2.2 干空气的物理特性参数
实际计算时，空气可以被看作是理想的气体，在标准状态下具有以下的数据。
表 21-1-5 空气的一些基本参数
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当温度不同时，气体的一些参数将发生改变，表 21-1-6 给出了空气参数的变化情况。
表 21-1-6 空气参数随温度的变化
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注：Pr普朗特数（Prandtl number）表示速度边界层和热边界层相对厚度的一个参数，反映与传热有关的流体物性。
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式中，ν为运动粘度，m2/s；α为热扩散系数，m2/s；μ为动力黏度，N·s/m2；λ为热导率，W/（m·K）；cp为比热容，J/（kg·K）；ρ为密度，kg/m3。
1.2.3 加在十次方倍数前面的序数
表 21-1-7 加在十次方倍数前面的序数
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1.2.4 不同应用技术所使用的压力（物理、气象、气动、真空）
图 21-1-2 说明了各种压力指示方法，使用 101325Pa 的标准大气压作为参考。注意这不是 1bar，但是对于正常的气动计算，其值可以按 1bar 计算。
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图 21-1-2 不同应用技术所使用的压力
1.2.5 气动常用单位之间的换算关系
表 21-1-8 气动常用单位之间的换算关系
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① 也称作工业大气压。
② 在百万分之 28 范围内 1L 等于 1dm3并且对于大多数实际用途可以认为是相等的。
1.2.6 不同海拔高度气体的压力和温度
根据大气压力和空气密度计算公式，以及空气湿度经验公式，可得出大气压、空气密度、湿度与海拔高度的关系。
绝对湿度是指每单位容积的气体所含水分的质量，用 mg/L 或 g/m3表示；相对湿度是指绝对湿度与该温度饱和状态水蒸气含量之比，用百分数表达。
从表中可以看出：海拔高度每升高 1000m，相对大气压力大约降低 12%，相对空气密度降低约 10%，绝对湿度随海拔高度的升高而降低。最高温度会降低 5℃，平均温度也会降低 5℃。
表 21-1-9 不同海拔高度气体的压力和温度
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注：标准状态下大气压力为 1，相对空气密度为 1，绝对湿度为 11g/m3。
1.2.7 空气含湿量、温度与密度的关系
表 21-1-10 不同含湿量、温度下的空气密度 kg/m3
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注：1. H为含湿量，kg（水）/kg（干空气）；t为空气平均温度， ℃。
2.表中数据是在气压p=0.1MPa 下测得的，如果当地气压有变，可换算，如：H=0.03kg（水）/kg（干空气），温度为t=35℃，p=0.1MPa，计算ρ'a。
解：表中查得，ρa=1.1264，则ρ'a=1.1264×720/760=1.067（kg/m3）
在温度范围为-40～40℃ 时 1atm 下空气的最大含水量见表 21-1-11。
表 21-1-11 -40～40℃ 时 1atm 下空气的最大含水量
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1.2.8 空气中水饱和值——露点
空气中含有的水蒸气量与其温度成正比，而不是通常所认为的与其压力成正比。
当空气冷却时，其中的水蒸气冷凝，达到空气饱和的温度，称为露点。如果温度下降，额外的水分则会以微小液滴或冷凝的形式释放出。可以看到大气露点（ADP℃）的自然例子，其中暖空气与冷表面接触，通常在窗玻璃或清晨露水形成冷凝。
大气露点与天气条件最相关。在压缩空气装置和气动系统中，压力露点更合适。
压力露点（PDP℃）是在高压下发生冷凝的温度，压力通常使用 7bar。
空气能够保持悬浮的实际水量取决于温度，因此 7bar 的 1m3空气将保持与 1bar 下 1m3相同的水量。
