ICS23.100.01 J20 中华人民共和国国家标准 GB/T30833—2014 气 压传动 设备消耗的可压缩流体 压缩空气功率的表示及测量 Pneumaticfluidpower—Compressiblefluidsconsumedbyequipment—Power determinationandmeasurementofcompressibleair 2014-06-24发布 2015-03-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布目 次 前言 Ⅲ ………………………………………………………………………………………………………… 引言 Ⅳ ………………………………………………………………………………………………………… 1 范围 1 ……………………………………………………………………………………………………… 2 规范性引用文件 1 ………………………………………………………………………………………… 3 术语和定义 1 ……………………………………………………………………………………………… 4 符号及单位 2 ……………………………………………………………………………………………… 5 表示方法 4 ………………………………………………………………………………………………… 6 测量装置 6 ………………………………………………………………………………………………… 7 测量方法 8 ………………………………………………………………………………………………… 附录A(资料性附录) 气动系统内的能量转化 10 ………………………………………………………… 附录B(资料性附录) 压缩空气的理想制造与消耗 11 …………………………………………………… 附录C(资料性附录) 气动功率的说明 14 ………………………………………………………………… 附录D(资料性附录) 气动功率的特性 16 ………………………………………………………………… 附录E(资料性附录) 气动功率应用案例———气动系统内能量分布 19 ………………………………… ⅠGB/T30833—2014 前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国液压气动标准化技术委员会(SAC/TC3)归口。 本标准负责起草单位:北京航空航天大学。 本标准参加起草单位:无锡气动技术研究所有限公司、宁波星箭航天机械有限公司、北京理工大学、 广东省肇庆方大气动有限公司、宁波索诺工业自控设备有限公司、肇庆市金科海气动液压有限公司、国 家气动产品质量监督检验中心、宁波亚德客自动化工业有限公司。 本标准主要起草人:蔡茂林、石岩、方清华、杨燧然、高泽普、李建国、王涛、陈定芝、林伟强、毛信强、 陈启复、司徒德良、张家雄、路波、刘丽娇、陈早阳、刘勇。 ⅢGB/T30833—2014 引 言 在气动系统中,动力是通过回路中的压缩空气来传递和控制。 本标准根据我国节能减排的政策要求,针对压缩空气的功率,即压缩空气在单位时间内通过状态变 化所能做的最大机械功,提出了一种标准化的方法来表示和测量,确立了一种气动系统内能量的分配、 损失及利用的评价体系。 本标准的应用将使得气动系统及元件消耗的能量得以量化,从而正确认识气动系统中的能耗分配, 采取正确的节能技术路线,促进制造商和用户提高气动系统及元件的能量利用效率,减少浪费。 ⅣGB/T30833—2014 气压传动 设备消耗的可压缩流体 压缩空气功率的表示及测量 1 范围 本标准规定了气动功率的术语和定义、表示方法、测量装置及测量方法。 本标准适用于工作在大气环境条件下,以压缩空气作为工作介质的设备(含元件)消耗的压缩空气 功率的表示及测量。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T17446 流体传动系统及元件 词汇 ISO6358(所有部分) 气压传动 可压缩性流体用元件 流量特性的测定(Pneumaticfluidpow- er—Determinationofflow-ratecharacteristicsofcomponentsusingcompressiblefluids) 3 术语和定义 GB/T17446界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 气动有效能 pneumaticavailableenergy 在大气环境条件下,压缩空气理论上能够输出的最大机械能。该能量是一个以大气温度和压力状 态为基准的相对量。 3.2 气动传送能 pneumatictransmissionenergy 气动有效能中用于推动空气向下游传送的能量。该能量不是空气内能的组成部分。 3.3 气动膨胀能 pneumaticexpansionenergy 在大气环境条件下,压缩空气通过膨胀释放出来用于做机械功的最大能量。该能量是空气内能的 一部分。 3.4 气动功率 pneumaticpower 压缩空气在单位时间内将气动有效能完全转换所做的机械功。 3.5 气动传送功率 pneumatictransmissionpower 压缩空气在单位时间内将气动传送能完全转换所做的机械功。 3.6 气动膨胀功率 pneumaticexpansionpower 压缩空气在单位时间内将气动膨胀能完全转换所做的机械功。 1GB/T30833—2014 3.7 气动有效功率 pneumaticavailablepower 等压条件下温度回复至大气环境温度后的压缩空气的气动功率。 3.8 气动无效功率 pneumaticunavailablepower 压缩空气温度变化至大气温度过程中损失掉的气动功率。 3.9 气动功率因数 pneumaticpowerfactor 压缩空气的有效功率与其气动功率之比。 3.10 动能功率 kineticpower 在单位时间内通过的压缩空气所具有的动能。 4 符号及单位 4.1 本标准所用到的符号及单位见表1。 表1 符号及单位 名 称 符 号 单 位 单位名称 质量 M kg 千克 长度 L m 米 直径 d m 米 时间 t s 秒 单位质量空气的气动有 效能e J/kg 焦耳每千克 气动有效能 E J 焦耳 单位质量空气的焓 h J/kg 焦耳每千克 气动功率 P W 瓦特 空气质量 m kg 千克 绝对压力(等于相对压力加 上大气压力)p Paa帕斯卡 压降 Δp Pa 帕斯卡 热交换的热量 Q J 焦耳 质量流量 qm kg/s 千克每秒 体积流量 qv m3/s 立方米每秒 气体常数(理想气体) RbJ/(kg·K) 焦耳每千克开尔文 单位质量空气的熵 s J/(kg·K) 焦耳每千克开尔文 热力学温度 T K 开尔文 空气流速 u m/s 米每秒 2GB/T30833—2014 表1(续) 名 称 符 号 单 位 单位名称 空气体积 V m3立方米 机械功 W J 焦耳 等压比热 cp J/(kg·K) 焦耳每千克开尔文 比热比 κc 沿程压降系数 λ 密度ρ kg/m3千克每立方米 效率η 功率因数φ a1Pa=1N/m2。 bR=287J/(kg·K)。 cκ=1.4。 4.2 表1中所列符号在后续应用中所带上角标、下角标规定见表2。 表2 下标及上标 上 标 下 标 意 义 * 理想过程 a 大气 e 膨胀 i 压缩空气制造过程 o 压缩空气消耗过程 v 体积 1 进气口;输入 2 出气口;输出 l 沿程损失 s 供气 t 传送 k 空气的动能功率 p 等压 effective 有用功 ineffective 无用功 total 总计 cp 空压机 dy 冷冻式干燥机 fl 过滤器 pi 管道 lk 泄漏 wk 输出功 nu 排放功 cy 气缸 sc 速度控制 3GB/T30833—2014 5 表示方法 5.1 气动有效能 消耗一定体积的压缩空气所消耗的能量或供应一定体积的压缩空气所供应的能量用消耗或供应压 缩空气的气动有效能来表示。气动有效能由气动传送能和气动膨胀能两部分构成,见式(1)。 气动系统内的能量转化与压缩空气的理想制造及消耗分别参见附录A与附录B。 E=Et+Ee=p[Vlnp pa+κ κ-(1T-Ta Ta-lnT T)] a……………………(1) 其中: Et=(p-pa)V Ee=p[Vlnp pa+κ κ-(1T-Ta Ta-lnT T) a (-1-pa)]p 式中: E———气动有效能,单位为焦耳(J); Et———气动传送能,单位为焦耳(J); Ee———气动膨胀能,单位为焦耳(J); p———空气的绝对压力,单位为帕斯卡(Pa); V———空气的工况下体积,单位为立方米(m3); pa———大气的绝对压力,单位为帕斯卡(Pa); κ———空气的比热比,κ=1.4; T———空气的热力学温度,单位为开尔文(K); Ta———大气环境的热力学温度,单位为开尔文(K)。 5.2 气动功率 消耗一定流量的压缩空气所消耗的功率或供应一定流量的压缩空气所供应的功率用消耗或供应压 缩空气的气动功率来表示。气动功率是单位时间消耗或供应的气动有效能。气动功率由气动传送功率 和气动膨胀功率两部分构成,见式(2)。 气动功率的特性及应用案例分别参见附录C、附录D及附录E。 P=Pt+Pe=pq[vlnp pa+κ κ-(1T-T