Закон Бойля-Мариотта
Параметры вещества в любом состоянии связаны друг с другом уравнением состояния, вид которого в большинстве случаев неизвестен. Лишь для газов, частицы которых достаточно далеки друг от друга и почти не взаимодействуют, такое уравнение известно сравнительно точно.
Рассмотрим газ, находящийся в некотором замкнутом объёме (рис. 1.1), т.е. параметры которого (температура, давление, плотность) одинаковы по всему объёму и неизменны. Такая система называется равновесной. Если медленно уменьшать объём системы, поддерживая при этом постоянной её температуру, можно увидеть, что давление газа в системе растёт, причём если обозначить первоначальные значения давления и объёма как P0 и V0, а конечные — как P1 и V1, то можно сделать вывод, что произведение давления и объёма газа есть постоянная величина для любой точки процесса. То есть P0V0 = P1V1 = const при T=const.
Рис. 1.1. Изотермическое сжатие
Это соотношение носит название закона Бойля-Мариотта и формулируется так: произведение объёма данной массы газа на его давление есть величина постоянная при неизменной температуре.
Примечания:
Процесс, протекающий при постоянной температуре, называется изотермическим. Реальный процесс сжатия газа, например, в компрессоре, не является изотермическим — уменьшение объёма и увеличение давления сопровождается ростом температуры. Однако, если сжатый газ охладить до температуры, которую он имел до сжатия, можно будет увидеть, что для начальных и конечных значений объёма и давления закона Бойля-Мариотта соблюдается.
Если изобразить изотермический процесс сжатия газа в виде графика, на одной оси которого будет отсчитываться объём, а на другой — давление (так называемая pV-диаграмма - рис. 1.2), то проявление закона Бойля-Мариотта состоит в том, что точки этого графика представляют собой множество вершин прямоугольников равной площади:
Рис. 1.2. PV-диаграмма
Пневматики вагона и их назначение
Пневматикой называется совокупность пневматических устройств и приборов, объединённых в одну группу по назначению, типу выполняемой ими работы, а также по функциональной зависимости друг от друга. На каждом вагоне метро существует шесть самостоятельных пневматик: напорная, тормозная, автостопная, дверная, управления и вспомогательная.
Рис. 1.3. Функциональная схема пневматик
Напорная пневматика предназначена для создания сжатого воздуха, его охлаждения, очистки от механических примесей, масла и влаги, его накопления и хранения с целью обеспечения работы всех пневматических устройств вагона. К напорной пневматике относятся: мотор-компрессор с воздушным фильтром и маслоотделителями, змеевик, воздушные резервуары, обратный и предохранительный клапаны, регулятор давления и т.д.
Тормозная пневматика выполняет все виды пневматического торможения и отпуска тормозов. В тормозную пневматику входят: кран машиниста (как командный орган), тормозной воздухораспределитель, тормозные цилиндры, АВУ-045 и т.д.
Автостопная пневматика производит экстренное пневматическое торможение состава с одновременным отключением электрической тяги двигателей в случае проезда светофора с запрещающим показанием, оборудованным путевой скобой автостопа, путевой инерционной скобы с повышенной скоростью или постоянной путевой скобы. В эту пневматику входят два устройства — УАВА (универсальный автоматический выключатель автостопа) и срывной клапан.
Дверная пневматика обеспечивает работу раздвижных дверей вагона. Она состоит из следующих устройств: ДВР (дверной воздухораспределитель), пневмодроссели (регуляторы скорости движения дверных створок), дверные цилиндры, редуктор дверной магистрали и т.д.
Пневматика управления служит для обеспечения сжатым воздухом силовых электрических аппаратов. К этой пневматике относятся пневматические приводы и электромагнитные вентили включающего типа, управляющие работой этих приводов (электропневматический реверсор, линейные контакторы и переключатель положений), редуктор магистрали управления.
Вспомогательная пневматика предназначена для работы звукового сигнала, стеклоочистителей, контроля за значениями давления воздуха в магистралях (манометры), а также — на вагонах некоторых типов — для отжатия башмаков токоприемников.
Примечания:
Каждая из перечисленных выше пневматик работает совместно с одной или несколькими воздушными магистралями вагона.