容器充氣時間計算公式quan

真空容器充氣時間計算公式真空冷凍干燥結(jié)束時，需充氣取出工件。向真空容器內(nèi)充氣時間的計算,真空技術(shù)網(wǎng)曾經(jīng)給出了計算公式。作者在利用這些公式計算充氣時間時發(fā)現(xiàn)了不合理的現(xiàn)象：充氣過程開始慢、中間快、結(jié)束時慢，因此對這些公式的適用范圍產(chǎn)生了質(zhì)疑。本文從壅塞流的角度，認為真空技術(shù)網(wǎng)提供的公式僅適用于亞音速充氣過程，并推導(dǎo)出了音速充氣與亞音速充氣時間的計算公式、簡易計算式，供大家參考、討論。壅塞流簡介當(dāng)通過閥孔向真空容器內(nèi)充氣時，給定氣源壓力為大氣壓，真空容器內(nèi)真空度越高，流速越大，當(dāng)流速達到音速時，會產(chǎn)生壓力突變，流速不再隨真空容器內(nèi)真空度的升高而增加，保持音速充氣。真空容器充氣時間計算研究表明，當(dāng)氣源壓力與真空容器內(nèi)壓力之比大于臨界壓力比時，充氣過程為音速充氣過程，反之則為亞音速充氣過程。對于空氣，臨界壓力比約為1.9(1/0.525)。真空冷凍干燥過程結(jié)束時的充氣可視為氣源壓力為101325Pa,容器壓力為0.5Pa的充氣過程。壓比遠大于臨界壓力比,因此，此充氣過程為先音速充氣，后亞音速充氣。容易證明，大氣壓下的空氣通過閥孔流入真空容器時,不論真空容器內(nèi)的壓力如何改變，流動狀態(tài)只能是粘滯流。在粘滯流狀態(tài)下,氣體流經(jīng)小孔的流量為Q=APa式中A充氣閥孔截面積,m2Pa大氣壓力,PaP2真空容器內(nèi)壓力,PaK絕熱指數(shù)，取k=1.4R氣體常數(shù),8.3143J/(K.mol)M氣體摩爾質(zhì)量,kg/molT氣體溫度,KQ流量Q=APaQ二畢(2)式中P容器壓力,PaV氣體體積,m3t時間,s音速充氣所需時間音速充氣時，充氣流量為定值，由式(2)知容器壓力與充氣時間成線性關(guān)系。因此可以很容易的推導(dǎo)出音速充氣時間計算公式：'-Q⑴式中t充氣時壓力由P0上升到P所需時間,sP0真空容器充氣前初始壓力,PaP真空容器充氣后壓力,PaQc音速狀態(tài)下流量,Pa.m3/s對于20°C的空氣,P0=0.5Pa可得到簡易計算式：t=4.97308X10￡手(P-0.5)(4)當(dāng)然式(4)成立的條件是P/Pa<0.525o對于式(4)，令P=0.525Pa,就得到音速充氣的總時間：t=0.002645—(5)A亞音速充氣所需時間

對于亞音速充氣過程，由式(1)可知，充氣流量與真空容器內(nèi)壓力有關(guān)，但某一時刻，流量可視為定值,因此可用積分求取。式(2)的微分形式可表示為：兩邊定積分可求得亞音速充氣時間公式為:式中V真空容器容積,m3A充氣回路合成有效截面積,m2Pc臨界壓力，取0.525Pa由式(7)可以得到20^,101325Pa的空氣氣源亞音速充氣總時間:t二0.003743YA充氣總時間綜上所述,充氣時間是一個分段函數(shù)。對于20°C,101325Pa的空氣源,時間-壓力關(guān)系可表示為:t=4.97308XIO'3綜上所述,充氣時間是一個分段函數(shù)。對于20°C,101325Pa的空氣源,時間-壓力關(guān)系可表示為:t=4.97308XIO'3^(P-0.5)A告WO.525t=0.0091—A0.41-\/P\7/(P1真空容器從0.5Pa充氣到101325Pa的時間為:(10)t=0.0064里氣動系統(tǒng)中向氣罐、氣缸、管路及其他執(zhí)行機構(gòu)充氣或由其排氣所需的時間及溫度變化是正確利用氣動技

術(shù)的重要問題，計算較為煩瑣，在此只列其公式以便使用。(10)一、充氣溫度與時間計算1.充氣時引起溫度變化，充氣后的溫度為:式中:氣源溫度(K)；k——絕熱指數(shù)；#1、——容器的開始、結(jié)束內(nèi)壓(Pa)。式中:2.充氣時間(1.285-—X式中：外——容器內(nèi)的初始壓力(Pa)；孔——氣源的壓力(Pa)；丁一一充、放氣時間常數(shù)(s)。二、放氣溫度與時間計算容器的開始、結(jié)束內(nèi)壓(Pa)；容器內(nèi)初始溫度(k)容器的開始、結(jié)束內(nèi)壓(Pa)；容器內(nèi)初始溫度(k)；k——絕