气动功率的构成

在液压系统中，工作油从液压泵输出后流向下流，每流动压力p、体积V 的工作油，就向下流传送pV 的机械能。这个能量与内能不同，不是流体固有的能量，而是流体流动过程中从上流向下流传送的能量。压缩空气在压缩状态下流动时，与液体一样传送该能量，我们称该能量为压缩空气的传送能。

　　压缩空气与液体不同，在传送传送能的同时，如前所述还具有利用其膨胀性进行对外做功的能力，我们称利用膨胀对外做功的能量为压缩空气的膨胀能。

　　压缩空气的有效能由这两部分构成：

　　1)传送能(Transmission Energy)

　　由于有效能是以大气状态为基准的相对能量，传送能中对大气做功的部分必须减去。这样，压缩空气的传送能可用下式表示：

　　Et=(p-pa)V

　　对时间进行微分得压缩空气的传送功率：

　　Pt=(p-pa)Q

　　2)膨胀能(Expansion Energy)

　　压缩空气的膨胀能可用它的最大膨胀功来表示，采用等温膨胀可求得该膨胀功。与传送能一样，膨胀功中减去对大气做功的部分，就是有效能。

　　储存在固定容器中的压缩空气没有传送能，其有效能仅为膨胀能，可用上式算出。

　　图3 表示的是体积流量为1.0m3/min(ANR)的压缩

　　空气的气动功率。其中，灰色部分表示的是传送功率，网格部分表示的是膨胀功率。如图所示，随着压力的上升，两个功率都在上升。在大气压附近，膨胀功率很小，传送功率占据支配地位。但随着压力上升到0.52MPa时，两个功率变为相等。压力再向上升，膨胀功率超过50%继续上升。

　　由此可见，由于空气的压缩性而产生的膨胀功率在气动功率中占据很大的比率，在评价和利用空气的能量时，必须考虑这部分能量。当前气缸的驱动回路中，膨胀能基本都没有得到利用，这也是导致气缸效率低下的原因之一。