第14章气动理论4
气动基础知识教学课件.
气动基础知识教学课件.一、教学内容本节课的教学内容选自教材第四章“气动技术基础”，具体包括气压的定义、气源设备、气动执行元件、气动控制元件和气动系统的设计。
二、教学目标1. 使学生理解气压的概念及其在工程中的应用；2. 使学生熟悉气源设备、气动执行元件和气动控制元件的结构和工作原理；3. 培养学生设计简单气动系统的能力。
三、教学难点与重点重点：气压的定义及其在工程中的应用；气源设备、气动执行元件和气动控制元件的结构和工作原理；气动系统的设计。
难点：气动系统的设计方法和步骤。
四、教具与学具准备教具：多媒体课件、气动元件实物、气动系统模型。
学具：教材、笔记本、画图工具。
五、教学过程1. 实践情景引入：介绍气动系统在工业生产中的应用实例，引发学生对气动技术的兴趣。
2. 理论讲解：讲解气压的定义及其在工程中的应用，介绍气源设备、气动执行元件和气动控制元件的结构和工作原理。
3. 实例分析：分析典型气动系统的工作原理和设计方法，引导学生理解气动系统的设计方法和步骤。
4. 课堂练习：让学生根据给定的需求设计一个简单的气动系统，巩固所学知识。
5. 课堂讨论：引导学生探讨气动技术在现代工业中的作用和发展趋势，激发学生的创新意识。
六、板书设计板书内容：气压的定义及其在工程中的应用；气源设备、气动执行元件和气动控制元件的结构和工作原理；气动系统的设计方法和步骤。
七、作业设计作业题目：设计一个简单的气动系统，要求能够实现一个特定的功能。
答案：根据气动元件的选型和系统设计原则，结合实际情况，设计出一个能够实现特定功能的气动系统。
八、课后反思及拓展延伸拓展延伸：引导学生查阅相关资料，了解气动技术在现代工业中的最新应用和发展趋势，提高学生的综合素质。
重点和难点解析一、教学内容细节1. 气压的定义及其在工程中的应用：理解气压的概念，掌握气压在工程中的作用和应用场景，如气动控制、气动执行等。
2. 气源设备：熟悉气源设备的结构和功能，如气泵、气瓶、气压罐等，理解它们在气动系统中的作用。
气动理论《大学物理》
v viWi
dN v vdW v N
若格子数也增加到无限多个
dN vf (v ) dv 定义分布函数 f (v) 0 Ndv dN :表示物理量 v 取值在 v ~ v dv 的微观状态数 dN N 占总微观状态数 N 的百分率.
分布函数 f (v) 的物理意义: 物理量
p,V , T
1Pa 1N m 标准大气压： 45 纬度海平面处, 0 C 时的大气压. 1atm 1.013105 Pa
单位：
2 体积 量）. 单位：
2
V:
气体所能达到的最大空间（几何参
3 3 3 3
1m 10 L 10 dm
3 温度 T : 气体冷热程度的量度（热学参量）.
在标准状态下
p0 1atm 1.0110 pa, T0 273.16k
5
1mol理想气体的摩尔气体常量R
R p0Vm,0 T0 8.31J m ol1 K 1
∵质量M，摩尔质量μ的理想气体的摩尔数为
M
其状态方程满足： pV M p0Vm,0 T T0
，
pV
直径
d 4 10
10
m
分子线度
~ 10
2 分子力
当 r r0 时，分子力主 要表现为斥力；当 r r0 时， 分子力主要表现为引力.
F
r0 ~ 10 10 m
r 10 m , F 0
3 分子热运动的无序性
9
o
r0
r
分子力
热运动：大量实验事实表明分子都在作永不停 止的无规运动 . 例 : 常温和常压下的氧分子
3）自发过程的终点；
气动理论
1013.25 m bar
体积和流量单位
压力作用下 体積 ｍ３
L/min
M2/min
大气圧下 ANR ・ m3ANR
ANR· L/min
ANR· M2/min
流量
ＡＮ Ｒ 空气的标准状态。
・・・・・ 温度：２０℃ 圧力：大気圧〔０．１０１３ＭＰａ〕 相対湿度：６５％
F
压力
P F A ( N / m2 )
压力开关 气缸 速度控制阀 电磁阀
残压释放 手动3通阀
消音器 三联件
空气过滤器
油雾器 减压阀
压缩空气的品质要求
• 空压机产生的压缩空气中常常含有以下物质： • 1.水气(WATER VAPOR) 2.油 (OIL) 3.一氧化碳(CO) 4.二氧化碳(CO2) 5.异味 6.污染物....等 • 這些粒子的多少，将会影响到您所使用的压縮空气品 质，直接或间接的对您的身体或您的生产线造成影响， 因此許多的国家标准机构及组织针对人体呼吸系統所 使用的压缩空气品质均订有规范与标准，以保障人体 的生命安全以及机器的正常运转。
A 压力表示法
P>Pa
表压力 真空度 绝对压力
P<Pa
大气压P=Pa
绝对压力 绝对真空P=0 表压力：以大气压为基准，高于大气压的压力值，即相对压力，
也即由压力表读出的压力
真空度：以大气压为基准，低于大气压力的压力值，正值 真空压力：绝对压力与大气压力之差，与真空度大小相同，符号相反
！ 压力是由负载建立的！
空气干燥机
初步冷却
去处空气内的杂质 （水滴、固体物、油雾）
空气压缩机的类型
空气压缩机： ——气压发生装置，能将电机或内燃机的机械能转化为压 缩空气的压力能。
2024年《气动基础知识》课件.
2024年《气动基础知识》课件.一、教学内容本课件依据《气动基础知识》教材第3章“气动元件的工作原理及特性”展开，详细内容包括：气动元件的分类及功能、气动执行元件的原理与选型、气动控制元件的作用及分类、气动辅助元件的介绍及其在气动系统中的应用。
二、教学目标1. 理解并掌握气动元件的分类、功能及工作原理。
2. 学会气动执行元件和控制元件的选型及应用。
3. 能够分析气动辅助元件在气动系统中的作用，并运用到实际工程中。
三、教学难点与重点教学难点：气动执行元件和控制元件的选型与应用。
教学重点：气动元件的工作原理及其在气动系统中的应用。
四、教具与学具准备1. 教具：气动元件实物、气动系统演示装置、PPT课件。
2. 学具：教材、笔记本、计算器。
五、教学过程1. 导入：通过展示气动系统的实际应用案例，引起学生对气动知识的兴趣。
2. 知识讲解：（1）气动元件的分类及功能。
（2）气动执行元件的原理与选型。
（3）气动控制元件的作用及分类。
（4）气动辅助元件的介绍及其在气动系统中的应用。
3. 例题讲解：结合教材第3章的例题，讲解气动元件选型的具体步骤和方法。
4. 随堂练习：设计练习题，让学生动手计算并选型气动元件。
六、板书设计1. 气动元件的分类及功能2. 气动执行元件的原理与选型3. 气动控制元件的作用及分类4. 气动辅助元件的应用七、作业设计1. 作业题目：（1）简述气动元件的分类及功能。
（2）计算并选型一款气动执行元件。
（3）分析一款气动控制元件的作用及分类。
2. 答案：（1）见教材第3章。
（2）根据教材第3章的例题，结合实际需求进行选型。
（3）见教材第3章。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思：通过本次课程的教学，反思自己在教学过程中的优点和不足，不断优化教学方法。
2. 拓展延伸：鼓励学生深入了解气动元件在实际工程中的应用，提高学生的实践能力。
可推荐相关学习资料和网站，供学生课后学习。
重点和难点解析1. 气动元件的分类及功能2. 气动执行元件的原理与选型3. 气动控制元件的作用及分类4. 例题讲解与随堂练习的设计一、气动元件的分类及功能气动元件是气动系统的基础，其分类和功能是学习气动知识的关键。
《气动基础知识》课件
《气动基础知识》课件一、教学内容本节课主要围绕《气动基础知识》教材的第一章“气动系统概述”进行展开。
详细内容包括气动系统的基本组成、工作原理、气动元件的功能及分类等。
具体章节为1.1节“气动系统简介”，1.2节“气动系统的基本组成”及1.3节“气动元件的分类及功能”。
二、教学目标1. 了解气动系统的基本组成，掌握气动系统的工作原理。
2. 掌握气动元件的分类及功能，能够正确区分和应用各种气动元件。
3. 能够分析并解决简单的气动系统故障。
三、教学难点与重点教学难点：气动元件的分类及功能，气动系统的故障分析。
教学重点：气动系统的基本组成，气动系统的工作原理。
四、教具与学具准备1. 教具：气动系统演示模型、PPT课件、视频资料。
2. 学具：气动元件实物、气动系统图解、练习题。
五、教学过程1. 实践情景引入：通过展示气动系统演示模型，让学生直观地了解气动系统的实际应用，激发学习兴趣。
2. 理论讲解：1) 介绍气动系统的基本组成，解释工作原理。
2) 讲解气动元件的分类及功能，结合实物进行展示。
3. 例题讲解：分析一个简单的气动系统故障，引导学生运用所学知识解决问题。
4. 随堂练习：分发练习题，让学生现场解答，巩固所学知识。
六、板书设计1. 气动系统的基本组成2. 气动系统的工作原理3. 气动元件的分类及功能4. 气动系统故障分析及解决方法七、作业设计1. 作业题目：1) 列出气动系统的基本组成，并简述其工作原理。
2) 画出气动元件的分类图，并说明各类型元件的功能。
2. 答案：1) 气动系统的基本组成为：气源装置、执行元件、控制元件、辅助元件。
2) 气动元件分类图略。
3) 故障分析及解决方法略。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本节课学生对气动系统的基本概念和组成有了较为清晰的认识，但对气动元件的分类及功能掌握不够扎实，需要在下节课进行巩固。
2. 拓展延伸：引导学生了解气动系统在现代工业中的应用，探索气动技术的前沿发展。
气动理论
vrms
3kT 3 RT RT v 1.73 m M M
2
4、讨论
f (v )
2kT 2 RT RT vp 1.41 m M M
T2 T1
•vp 随 T 升高而增大，随m 增大而减小。 T2 T1 m
1
f (v )
m1 m2
m2
v p v vrms •三种速率的大小顺序为 •三种速率的意义 •讨论速率分布时——用最概然速率 •讨论分子碰撞时——用平均速率 •讨论分子平均平动动能时——用方均根 速率 •都含有统计的平均意义，反映大量分子作 热运动的统计规律。
•他提出了有旋电场和位移电流概念，建 立了经典电磁理论，预言了以光速传播 的电磁波的存在。
•1873年，他的《电磁学通论》问世，这 是一本划时代巨著，它与牛顿时代的 《自然哲学的数学原理》并驾齐驱，它 是人类探索电磁规律的一个里程碑。 •在气体动理论方面，他还提出气体分子 按速率分布的统计规律。
19世纪伟大的英 国物理学家、数 学家。经典电磁 理论的奠基人， 气体动理论的创 始人之一。
14 气体动理论
气体动理论以气体作为研究对象，了解分子热运动 的特征和规律。
宏观物体是由大量微观粒子组成，在标准状态下， 个分子，1秒钟每个分子与其 1cm 3气体含有 2.69 1019 它分子碰撞几十亿次（ 109）之多。虽然单个分子运动 规律仍属机械运动，满足力学规律，但追踪某一个分子 的行为既不可能，也无必要。
两个相互处于热平衡的物体具有的共同的宏观性质 ——温度相同。 热力学第零定律：在与外界影响隔绝的条件下，如果 处于确定状态下的物体C分别与物体A、B达到热平衡， 则物体A、B也是相互热平衡的。（1930，否勒） 温度的数值表示 摄氏温标，符号t，单位 C（摄氏度） ——温标 热力学温标，符号T，单位K（开）
气动理论PPT课件
第二篇 热学
二、理想气体的微观模型与统计性假设
重 大
1.微观模型的基本特征
数
理
microscopic model
学
院
分子总在运动，分子与分子、分
子与容器壁之间发生频繁碰撞。
赵
彼此间有一定距离的微粒所组成，这种
承
微粒称为分子。
F
均
molecule
2）分子间有相互作用力，称为分子内力。
intermolecular force
r
3）分子永不停息地作无规则的运动，称为
热运动。
thermal motion
第二篇 热学
2.气体的状态参量 reference of gas state
重
描写气体热运动状态的物理量叫状态
大 数
参量。宏观上描写气体状态的参量有如
理 下三个：
学
院 1）体积：用V表示。宏观上讲体积表示
容器的容积。微观上看是容器中分
赵
子所能够到达的区域。
承
均
单位：立方米，m3。
(Volume)
2）压强：用p表示。宏观上看，压强表示容器内的气体对容器壁单位面积 上的压力。微观上看，压强表示容器内分子热运动对容器壁单位面积 上的平均冲力（祥见后面克劳修斯对压强的解释）。
重
大 数
1.气体的状态方程
理
学
院 状态方程 Equation of state
平衡态下，气体的温度、压强、体积之间的函数关系，称为气体的状
赵 承
态方程。
第4章_风轮叶片设计
Ø
• • • • • Ø
Ø
l
Ø
• •
其他要求 对叶片设计的要求不仅需要参考和选用设计标准，还 应考虑风电机组的具体安装和使用情况。上述的叶片基本 设计要求，主要参考了IEC 61400—1[2]标准和德国GL的 《风力发电风电机组认证规范》中的有关规定，以下一些 要求仅供设计参考。 极限变形 由于复合材料的优良特性，大型风电机组风轮叶片的 设计首先考虑叶片的刚度是否满足使用要求，然后进行强 度校核。因此对叶片的极限变形要求极为重要： 避免风电机组运行过程中与塔架碰撞，要限制叶片在最大 设计风速时的极限变形； 在叶片变桨距时，应考虑气动弹性载荷对变形的影响。
Ø
Ø
Ø
Ø
l
结构设计要求
结构设计是形成叶片构件的关键设计过程，需要根据叶片所受的 各种载荷，并考虑风电机组实际运行环境因素的影响，使叶片具有足 够的强度和刚度。在规定的使用环境条件下运行时，应保证叶片在使 用寿命期内不发生破坏。另外，要求叶片的设计重量尽可能轻，并考 虑叶片间的相互平衡措施。 叶片的强度通常需要通过静强度和疲劳强度分析校核，受压结构 部分还应进行稳定性校核。强度分析应在足够多的截面上进行，需要 分析校核的横截面数目可根据叶片类型和尺寸确定，但至少应分析4 个以上的截面结构。同时，在叶片几何形状或材料不连续的位置，应 考虑增加必要的附加截面分析。 叶片强度分析可用相应的应变、应力等力学分析校核方法。对于 应力分析，还应额外校验最大载荷点处的应变，以确认设计结构不超 过材料破坏极限。
叶片结构设计的基本内容
n l
设计要求 气动设计要求
为了使风电机组有较高的风能利用效率，一般需要通过叶片气动 设计获得相应的设计参数或指标。采用葛劳渥(Glauert)、维尔森 (Wilson)或其他改进的可靠设计方法，通过计算确定叶片的气动外形 (如叶片的翼型、弦长、扭角、剖面厚度沿展向的分布等)，并提供相 应的设计条件参数(额定叶尖速比等)。 根据有关设计标准或第2、3章的分析，气动设计过程通常需要确 定以下设计参数或指标： 设计风速 设计风速是叶片设计的重要基础参数，包括额定设计风速、切入 风速、切出风速以及相应的湍流条件等。 气动性能指标 气动设计需要确定叶片的气动功能特性，如风能利用系数CP、推 力系数CQ、转矩系数CT等指标。
气动基础知识培训课件
气动基础知识培训课件一、教学内容本课件基于《流体力学与气动基础》教材，主要涉及第三章“流体力学基础”和第四章“气动基础”的内容。
详细内容包括：流体的性质与分类，流体静力学，流体动力学基本方程，流体阻力和升力，气动元件的工作原理及运用等。
二、教学目标1. 掌握流体力学和气动基础的基本概念和原理。
2. 学会分析流体力学和气动元件在实际应用中的问题，并能够提出解决方案。
3. 培养学生的动手能力和实际操作技能，提高解决实际问题的能力。
三、教学难点与重点难点：流体动力学基本方程的理解和应用，气动元件的工作原理及其在实际应用中的选用。
重点：流体静力学，流体阻力和升力，气动元件的分类及功能。
四、教具与学具准备1. 教具：气动基础知识PPT，流体力学和气动元件实物模型。
2. 学具：笔记本电脑，学习手册，气动元件实操工具。
五、教学过程1. 实践情景引入（5分钟）：通过展示气动元件在实际应用中的视频，让学生了解气动技术的应用场景。
2. 理论讲解（10分钟）：讲解流体力学基础和气动基础知识，引导学生关注教学难点和重点。
3. 例题讲解（15分钟）：针对教学难点，通过例题讲解，使学生加深对流体动力学基本方程和气动元件工作原理的理解。
4. 随堂练习（10分钟）：布置相关练习题，让学生巩固所学知识。
5. 实操演练（15分钟）：分组进行气动元件的安装和调试，培养学生的动手能力。
六、板书设计1. 流体力学基础：流体的性质与分类，流体静力学，流体动力学基本方程。
2. 气动基础：流体阻力和升力，气动元件工作原理，气动元件分类及功能。
七、作业设计1. 作业题目：（1）简述流体的性质与分类。
（2）计算流体阻力和升力。
（3）论述气动元件的工作原理及其在实际应用中的选用。
2. 答案：（1）流体的性质与分类：流体具有无固定形状、可压缩性、粘性等特点。
根据流体的物理性质，可分为气体、液体和塑性流体。
（2）流体阻力和升力：根据流体动力学基本方程，计算物体在流体中受到的阻力和升力。
第四章气动理论(1)
(1)单一性 (p，T 处处相等)； 平衡态的特点 (2)物态的稳定性—— 与时间无关； (3)自发过程的终点； (4)热动平衡(有别于力平衡).
§3-1 气体动理论的基本概念
四 气体的压强、体积、温度(宏观量)
（1）宏观可测量p取决于微观量n、 k 的统计平均值！ （2）增大p的方法有二：增大n；增大 k ！
（3）理想气体压强公式只适用于平衡态！
大学物理
三、理想气体温度公式（牢记）
理想气体压强公式
2 p ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ k 3
理想气体状态方程
k
p nkT
3 kT 2
统计意义：温度是 气体分子平均平动 动能大小的量度！
两个方程
1、R-------气体状态方程。
m PV RT M
2、K-------气体状态方程。
P nkT
（1）m:理想气体实际质量。 （2）M气体分子摩尔质量。 （3）R普适气体常量。 （1）n理想气体分子数密度。 （2）k波尔兹曼常量。
大学物理
§8-2
理想气体的压强和温度
两个假设
（一） 个体假设（力学性质假设；或理想气体分子微观模型）： 1 气体分子的大小比分子之间的距离小得多，可忽略其大小而视为质点， 其运动遵循牛顿运动定律。 2 除碰撞瞬间，气体分子之间以及分子与容器器壁之间的相互作用力可 忽略不计，所受重力也可忽略不计。 3 气体分子之间的碰撞以及分子与器壁之间的碰撞是完全弹性碰撞。 （二） 集体假设（统计性假设）： 1 平衡态气体每个分子的运动速度各不相同，且通过碰撞不断发生变化。 2 平衡态气体分子的位置处在容器空间内任一点机会（概率）是一样的。 即，分子按空间位置的分布是均匀的。 3 平衡态气体分子的速度指向任何方向的机会（概率）是一样的。即， 分子速度按方向的分布是均匀的。(推导压强公式）
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温度越高，分布曲线中的最概 然速率vp增大，但归一化条件 要求曲线下总面积不变，因此 分布曲线宽度增大，高度降低。
物理意义：如把整个速率范围分成许多相等的小区间， vp 则分布在 所在的区间内的分子比率最大。
f(v )
vp v v
2
v
vpv
v2
最概然速率用在讨论分子速率分布； 平均速率一般用于计算分子运动的平均距离； 方均根速率用来计算分子平均动能。
v
vdN
0
N
vf v dv
0
8kT 8RT RT v 1.60 m0 M M
v1dN1 v2dN 2 vi dN i vn dN n v N N vdN vNf ( v)dv v 0 0 N N 8kT f ( v) v vf ( v)dv 0 πm
v p1
v p2
例题、图为同一种气体，处于不同温度状态下的速率分 布曲线，试问（1）哪一条曲线对应的温度高？（2)如果 这两条曲线分别对应的是同一温度下氧气和氢气的分布 曲线，问哪条曲线对应的是氧气，哪条对应的是氢气？
解：
2 RT vp M
f(v )
T1 T2 v
(1) T1 < T2 (2) 蓝：氧 咖：氢
f (v) 与 v 的关系曲线
dN f (v)dv N
f(v )
v2
v1
v1 v2 dv 在麦克斯韦速率分布曲线下的任意一块面积等于 相应速率区间内分子数占总分子数的百分比。
N f (v)dv N
v
结论：
0
f (v)dv 1
归一化条件
2、三个统计速率
(1). 平均速率：
大量气体分子速率的算术平均值叫做平均速率。
2kT 2 RT RT vp 1.41 m0 M M
不同温度下的速率分布曲线
同一温度不同种气体的速率分布曲线
f(v) f(v)
73K
273K
m1
m1 m2
1273K O vp 同一种气体
m2 O vp
v
v
同一温度不同种气体 分子质量越大，分布曲线中 的最概然速率vp越小，但归 一化条件要求曲线下总面积 不变，因此分布曲线宽度减 小，高度升高。
8kT RT v 1.60 πm M源自平均速率vo
v
(2). 方均根速率
v v f (v ) dv
2 2 0
3kT m0
3kT 3RT RT v 1.73 m0 M M
2
(3). 最概然速率（最可几速率)
f v 极大值对应的速率叫做最概然速率
d f (v ) 0 dv