1、生活中的工程與自動控制目錄1、空調VS空氣壓縮機：雙位（開關）控制22、變頻空調VS變頻水泵：變頻控制43、水龍頭三通球閥VS三通控制閥：配比控制64、高壓鍋限壓閥VS安全閥：限壓保護85、空調膨脹閥VS減壓閥：節流降壓106、打氣筒VS壓氣機：增壓輸氣127、水表VS渦輪流量計：流量檢測148、油煙機風道擋板VS止回閥：倒流防止169、燃氣灶噴嘴VS孔板：節流元件1810、玻璃管溫度計VS雙金屬溫度計：熱脹冷縮211、空調VS空氣壓縮機：雙位（開關）控制空調即空氣調節器(room air conditioner)，是家中常用的一種制冷或取暖用的家電。其實質是一種用于給固定空間區域（一般為密閉

2、）提供處理空氣溫度變化的機組，它的功能是對該房間（或封閉空間、區域）內空氣的溫度、濕度、潔凈度和空氣流速等參數進行調節，以滿足人體舒適的要求。通常在進行溫度控制前，我們都需用遙控器給空調設定一個溫度作為溫度控制系統的設定值，從而使空調正常運轉，將室內溫度控制在此溫度附近。如夏天天氣太熱（室內外均為35），則設置室溫為25，以使房間內保持涼爽。空調正常工作時是利用內機（壁掛或立式）的感溫元件（溫度傳感器）對室內溫度進行實時檢測并反饋，與溫度設定值進行比較產生偏差e，普通空調的溫度控制器（沒有采用變頻技術的空調）則根據偏差的方向來施加控制，即在溫度偏高（偏差大于0）時開啟壓縮機進行制冷，溫度達到或

3、稍偏低于給定值（偏差小于0）時壓縮機便停止工作。這種溫度控制方式即屬于位式控制的雙位控制，或稱為開關控制。理想的雙位控制器其輸出P與輸入偏差e之間的關系為：但是，理想的雙位控制具有一個致命的缺點，即是執行機構的動作過于頻繁，系統中的運動部件（壓縮機）會因偏差方向的改變而頻繁動作，從而導致其使用壽命大大縮短。因此，在實際應用雙位控制時通常設置一個中間區e下，e上，使偏差在中間區內時，執行機構不動作，以減少執行機構的動作次數。設有中間區的雙位控制器其輸出P與輸入偏差e之間的關系為：即當被控變量（溫度）的測量值上升到高于給定值某一數值（即偏差大于某一數值）后，控制器的輸出變為最大值Pmax，執行機構

4、（壓縮機）處于開的狀態；當被控變量的測量值下降到低于給定值某一數值后，控制器的輸出變為最小值Pmin，執行機構才處于關的狀態。這樣，空調的執行機構壓縮機的開關頻繁程度可大為降低，因此，空調的使用壽命也就延長了。上述思想在實際化工裝置中也有所應用，如空氣壓縮機對壓縮空氣儲罐的壓力控制。小型的空氣壓縮機通常可以給生產過程中的一些氣動執行機構（如氣動閥）提供一定壓力的氣源，以驅動該裝置。空氣壓縮機（air compressor）是氣源裝置中的主體，它是將原動機（通常是電動機）的機械能轉換成氣體壓力能的裝置，是壓縮空氣的氣壓發生裝置。通常由電動機直接驅動壓縮機，使曲軸產生旋轉運動，帶動連桿使活塞產生往

5、復運動，引起氣缸容積變化。由于氣缸內壓力的變化，通過進氣閥使空氣經過空氣濾清器（消聲器）進入氣缸，在壓縮行程中，由于氣缸容積的縮小，壓縮空氣經過排氣閥的作用，經排氣管，單向閥（止回閥）進入儲氣罐，當排氣壓力達到額定壓力時由壓力開關控制而自動停機，當儲氣罐內壓力降至額定壓力以下的某一壓力值時，壓力開關自動聯接啟動。這樣，當壓力從額定壓力以上降至中間區內變化時，壓縮機處于停機狀態，不會因為壓力的微小變化而頻繁開停機，壓縮機的使用壽命也就得到了延長。2、變頻空調VS變頻水泵：變頻控制買空調決不能貪便宜，買空調要看產品的質量。好空調可以用十年之久，自然價格也不低。日常生活中使用的空調根據其輸入功率是否

6、可變分為定頻空調（普通空調）和變頻空調兩大類。眾所周知，我國的電網電壓為220伏、50赫茲，在這種條件下工作的空調稱之為“定頻空調”。定頻空調的供電頻率不能改變，其以固定功率（額定功率）運行，壓縮機轉速也基本不變，只能依靠頻繁地開關機（實際為開、停壓縮機）來維持室內溫度。從控制的角度來講，其控制方式屬于開關控制，或稱為位式控制中的雙位控制。雖然說實際使用中通常可通過設置偏差中間區（誤差死區）的方式來改進雙位控制，使定頻空調的執行機構壓縮機開關的頻繁程度大為降低，從而延長傳統空調的使用壽命。但是，這種設有中間區的雙位控制還是終究不能改變定頻空調需依靠不斷地“開、停”壓縮機來調整室內溫度的宿命，其

7、一開一關之間容易造成室溫忽冷忽熱，并消耗較多電能（壓縮機在啟動/停止時會產生瞬間大于壓縮機正常運行時37倍的電流，對家庭電網沖擊大），因而制冷制熱速度緩慢，室溫波動大。而變頻空調可實現不停機運轉，通過高功率啟動運轉，迅速達到設定溫度，并以低功率維持，室溫平衡，因而制冷制熱迅速、省電、室溫波動小，具有定頻空調無法比擬的優點。變頻空調采用了比較先進的變頻技術，其核心是它的變頻器，它通過對電流的轉換來實現電動機運轉頻率的自動調節，把50Hz的固定電網頻率改為30至130Hz的變化頻率，從而改變壓縮機供電頻率，調節壓縮機轉速。供電頻率高，輸入功率大，壓縮機轉速快，空調器制冷（熱）量就大；而當供電頻率較

8、低時，輸入功率小，空調器制冷（熱）量就小。同時，變頻還使電源電壓范圍變為142V至270V，徹底解決了由于電網電壓的不穩定而造成空調器不能正常工作的難題，這對于某些地區由于電壓不穩定或冬天室內溫度較低而空調難以啟動的情況具有很好的改善作用。變頻空調開始使用時，通常是讓空調以最大功率、最大風量進行制熱或制冷，迅速接近所設定的溫度。當空調高功率運轉，迅速接近所設定的溫度后，壓縮機便在低轉速、低能耗狀態運轉，僅以所需的功率維持設定的溫度。這樣不但溫度穩定，還避免了壓縮機頻繁地開開停停所造成的對壽命的衰減，而且耗電量大大下降，實現了高效節能。從控制的角度分析，變頻空調運用了變頻控制技術，變頻器頻率的改

9、變是靠溫度控制器（常見為模糊控制器）的輸出信號的大小來實現的，而控制器輸出信號的大小是根據溫度偏差e的大小來改變。如夏天制冷，需將室內溫度從35調至25，當變頻空調開始啟動時，由于溫度測量值35與溫度設定值25之間偏差較大，控制器輸出最大控制信號，變頻器則輸出最大供電頻率，壓縮機全速運轉，空調以最大功率、最大風量進行制冷，以迅速接近所設定的溫度。隨著溫差的減小，控制器輸出信號也減小，變頻器供電頻率不斷降低，輸入功率降低，壓縮機轉速變慢。當迅速接近所設定的溫度后，由于溫差較小，壓縮機便在低轉速、低能耗狀態運轉，僅以所需的功率維持設定的溫度，實現了快速、節能和舒適控溫效果。上述變頻控制技術在實際化

10、工裝置中也有所應用，如流體輸送設備離心泵輸送水量的變頻控制。這種控制方案既可以快速控制流量，同時也實現降低能耗（節能）的目的。泵是輸送液體并提高其壓力的機械設備，可分為離心式和容積式兩大類，而在工業生產過程中，離心泵使用最為廣泛。泵的壓頭H、排量Q和轉速n之間的函數關系稱為泵的特性，經驗公式為：H=K1n2-K2Q2。式中K1，K2分別為比例常數。泵出口處流體的壓頭來自于離心泵旋轉葉輪作用于液體而產生的離心力，轉速越高，離心力越大，壓頭也就越高。在固定轉速下，當泵出口流量為零時壓頭最高，隨著排量逐漸增大，泵所能提供的壓頭慢慢下降。但泵總與一定的管路連接在一起工作的，它的排出量與壓頭的關系既與泵

11、的特性有關，也與管路特性有關。當整個離心泵系統達到穩定狀態時，泵的壓頭H必然等于管路系統的總阻力HL（包括管路兩端靜壓差引起的壓頭hp、管路兩端靜液柱高度hL、管路中的摩擦損失壓頭hf、控制閥兩端節流損失壓頭hV），從而建立泵的平衡工作點。工作點處的流量應滿足一定的工藝要求，可以改變hV或其它手段來滿足這一要求。通常有下列三種控制方案：1） 直接節流法。即直接改變泵出口閥（節流閥）的開度，從而改變hV，造成管路特性變化，以達到流量控制的目的。這種方案簡單易行，但能耗過大。2）改變旁路回流量。這種控制方案就是在泵的出口與入口之間增加一個旁路管道，通過調節旁路閥的開度讓一部分流量重新回到泵的入口，

12、其實質也是改變管路特性來達到控制流量的目的。顯然，采用這種方案必然有一部分能量損耗在旁路管道和閥上，泵所做的虛功增多，總的機械效率較低。3）改變泵的轉速。這種控制方案即采用了變頻控制技術，需要應用變頻器和變頻電機，利用變頻器改變供電頻率來改變變頻電機的輸入電壓，再由變頻電機帶動離心泵葉輪改變轉速，最終通過改變泵的壓頭來實現流量大小的調節。采用這種控制方式，泵出口管路上無需裝控制閥，減少了管道的阻力損耗，泵的機械效率即得以提高。因此，離心水泵的變頻控制對于流量變化幅度大且變化頻繁的場合特別適合。3、水龍頭三通球閥VS三通控制閥：配比控制日常生活中我們洗菜、洗衣、洗臉、淋浴等都會用到水龍頭，其主要

13、作用是用于控制水管出水開關、水流量的大小及調節水溫。按結構來分，可分為單聯式、雙聯式和三聯式等幾種水龍頭。單聯式只接單根水管，根據需要可接冷水管或熱水管；雙聯式可同時接冷熱兩根管道，多用于浴室和衛生間的面盆、浴缸、淋浴器及有熱水供應的廚房洗菜盆的水龍頭；三聯式除接冷熱水兩根管道外，還可以接淋浴噴頭，主要用于浴缸及淋浴器的水龍頭。因此，單聯式水龍頭主要用于控制出水的開關及水量的大小，而雙聯及三聯式水龍頭除此之外還可用于調節水溫。另外，還有單手柄和雙手柄之分。單手柄水龍頭通過一個手柄即可調節冷熱水的溫度，雙手柄則需分別調節冷水管和熱水管來調節水溫。但是，不管是雙聯、三聯，還是單、雙手柄的水龍頭，其

14、調節水溫的原理都一樣，都是利用冷熱水混合的直接換熱方式來達到溫度調節（控制）的目的。其中單手柄的雙聯、三聯式水龍頭使用更為方便，溫度控制也更為有效，像面盤龍頭、浴缸水龍頭、淋浴水龍頭、菜盆水槽水龍頭等多為這類形式。它們都能調節溫度的原因都是因為應用了同一種閥門，即三通球閥。水龍頭中的三通球閥就是一個混合冷熱水用的閥門，其閥體有三個通道（起分配作用），成T型，即為三條正交且相互聯通的通道，左通道一般連熱水管道，右通道連冷水管道，中間出混合水，并且在三個通道的交匯處呈球形，用于裝球形閥芯。閥芯是水龍頭的心臟，現在冷熱水龍頭都是用陶瓷閥芯，陶瓷閥芯水龍頭是近幾年出現的，質量較好，現在比較普遍；不銹鋼

15、閥芯是最近才出現的，更適合水質差的地區。水龍頭三通球閥的閥芯為一個O形球體，三向開孔，左孔與熱水通道相通，右孔與冷水通道相通，中孔為出水口，因此，通過轉動閥芯可起切斷和控制流體分配的作用。同時，閥芯與閥桿及手柄相連，可通過上下抬起手柄來調節出水量，左右旋轉（90度）手柄來調節冷熱水進水量的配比，以達到水量及溫度控制的目的。工業上廣泛應用的三通控制閥也是利用水龍頭三通球閥的這種工作原理并加以改進制造的閥門。三通控制閥簡稱“三通閥”，屬于自動控制閥類，可用來代替兩個直通閥，適用于工業流體的配比控制與旁路控制。三通閥共有三個出入口與工藝管道相連接，按流體流通方式分為合流（兩種介質混合成一路）型和分流

16、（一種介質分成兩路）型兩種。合流閥有兩個入口，合流后從一個出口流出，分流閥有一個流體入口，經分流后由兩個流體出口流出。三通閥的結構與雙座閥類似，都有兩個閥芯和閥座，但在三通閥中，當一個閥芯與閥座間的流通面積增加時，另一個閥芯與閥座間的流通面積就減少。而在雙座閥中兩個閥芯與閥座間的流通面積是同時增加或同時減少的。三通閥用于需要流體進行配比的控制系統時，由于它能同時代替一個氣開控制閥和一個氣關控制閥，因此可以降低安裝成本和減少安裝空間。另外，三通閥也可用于旁路控制的場合，例如一路工藝流體需要經過換熱器換熱，另一路工藝流體不需要經過換熱器換熱，當三通閥安裝在換熱器前時采用分流型三通閥，當三通閥安裝在

17、換熱器后時采用合流型三通閥。安裝在換熱器前的三通閥中流過的液體溫度相同，泄漏量較小，但控制滯后；安裝在換熱器后的三通閥中流過的液體有不同溫度，對閥芯和閥座的膨脹程度也不同，泄漏量較大，但控制及時。因此，在設計以工藝介質分旁路（載熱體流量不可調時常用）為途徑的換熱器出口溫度控制時可根據實際情況及工藝需要來選用這兩種類型的三通控制閥。4、高壓鍋限壓閥VS安全閥：限壓保護高壓鍋又稱壓力鍋，是日常生活中常用于煮飯及其它食物的廚房用具之一。它以獨特的高溫（t100）高壓（p0.1MPa）功能，不僅大大縮短了做飯及煮熟其它食物的時間，而且也節約了能源。但方便、節能的同時，高溫、高壓也帶來了危險，如壓力鍋內

18、壓力沒有得到有效控制，高溫不僅會把食物燒焦，更嚴重的是溫度升高，壓力也升高，高壓會破壞壓力容器，甚至造成爆炸、燃燒及人員傷亡等危險事故。因此，在高壓鍋制造中采取了一定的安全保護措施，即安裝了限壓安全裝置，當鍋內氣壓增至上限時，限壓放氣閥自動排氣限壓。高壓鍋的原理比較簡單，因為水的沸點主要受氣壓的影響，氣壓越高，沸點就越高。假如在高山、高原上用普通鍋具煮飯，那飯通常是煮不熟的，因為高山和高原上的氣壓不到1個大氣壓，水不到100就沸騰了。而高壓鍋就能解決這個問題，其是利用裝有密封膠圈的鍋蓋把水密閉起來，水受熱蒸發產生的水蒸氣不能立刻擴散到空氣中，只能暫時滯留在高壓鍋內，就使鍋內的氣壓高于常壓，也使

19、水要在高于100以后才能沸騰，這樣，高壓鍋內部就形成高溫高壓的環境，飯就很快熟了。當然，高壓鍋內的溫度及壓力不會沒有限制，否則就成了炸彈。其溫度及壓力的控制是靠高壓鍋蓋上的限壓閥及排氣孔來實現的。當鍋內蒸汽壓力高到一定程度，鍋蓋上的限壓閥就會被蒸汽所產生的作用力頂起，高壓蒸汽就從排氣孔排放出來，當加熱火候一定，排氣孔排出的蒸汽量與鍋受熱產生的蒸汽量達到平衡時，高壓鍋內的壓力就基本恒定，這時溫度也就基本恒定了（t100）。當火候一定時，一般高壓鍋內壓力的高低是由限壓閥自身的重量來決定的，重量越重，限壓閥越難頂起（頂起高度與蒸汽排出量成正比），鍋內壓力也就越高。安全閥（Safety Valve，又

20、稱泄壓閥Relief Valve），類似于高壓鍋的限壓閥，是化工生產過程中常用的一類安全保護用閥。其主要用于鍋爐、壓力容器和管道上，控制壓力不超過規定值，對人身安全和設備運行起到重要保護作用。當設備或管道內的介質壓力升高，超過安全閥設定壓力時自動開啟，通過向系統外排放介質來保證設備和管道內介質壓力在設定壓力之下，保護設備和管道正常工作，防止發生意外，并減少損失。安全閥屬于自動閥類，是壓力設備上重要的安全附件，其動作可靠性和性能好壞直接關系到設備和人身的安全，并與節能和環境保護緊密相關，因此用戶和工程設計部門在選型時應特別注意。安全閥種類多樣，主要按以下幾種方式進行分類。1、按其整體結構及加載機

21、構的不同，安全閥可以分為重錘杠桿式、彈簧式和脈沖式三種。1） 重錘杠桿式安全閥是利用重錘和杠桿（杠桿原理）來平衡作用在閥瓣上的力，適用于溫度較高的場合，特別是用在鍋爐和溫度較高的壓力容器上；2） 彈簧式安全閥是利用壓縮彈簧的力來平衡作用在閥瓣上的力，應用最為普遍；3） 脈沖式安全閥也稱先導式安全閥，其由主閥和輔閥構成，通過輔閥的脈沖作用帶動主閥動作，其結構復雜，通常只適用于安全泄放量很大的鍋爐和壓力容器。2、按照介質排放方式的不同，安全閥又可以分為全封閉式、半封閉式和開放式三種。1）全封閉式安全閥排氣時，氣體全部通過排氣管排放，介質不能向外泄漏，主要用于介質為有毒及易燃氣體的容器；2）半封閉式

22、安全閥所排出的氣體一部分通過排氣管，也有一部分從閥蓋與閥桿間的間隙中漏出，多用于介質為不會污染環境的氣體的容器；3）開放式安全閥的閥蓋是敞開的，使彈簧腔室與大氣相通，這樣有利于降低彈簧的溫度，主要適用于介質為蒸汽，以及對大氣不產生污染的高溫氣體的容器。3、按照閥瓣開啟的最大高度與安全閥流道直徑之比來劃分，安全閥又可分為微啟式安全閥、全啟式安全閥及中啟式安全閥三種。1）微啟式安全閥的開啟高度小于流道直徑的1/4，通常為流道直徑的1/40-1/20。其動作過程是比例作用式的，主要用于液體場合，有時也用于排放量很小的氣體場合；2）全啟式安全閥的開啟高度大于或等于流道直徑的1/4，排放面積是閥座喉部最

23、小截面積。其動作過程是屬于兩段作用式，必須借助于一個升力機構才能達到全開啟，主要用于氣體介質的場合。3）中啟式安全閥開啟高度介于微啟式與全啟式之間，既可以做成兩段作用，也可以做成比例作用式。4、按壓力是否能調節分類，可分為固定不可調安全閥和可調安全閥兩種。1）固定不可調安全閥壓力值出廠已設定好，使用時不能變動，常用在中央空調、鍋爐壁掛爐等系統；2）可調安全閥起跳壓力可隨用戶的不同需求在一定范圍能任意設置，常用于系統保護壓力需經常變動的場合。5、空調膨脹閥VS減壓閥：節流降壓空調又稱為空氣調節器（air conditioner），是對空氣的溫度、濕度、純凈度、氣流速度等參數進行調節，以滿足人們生

24、活或生產工藝過程需要的設備。 空調一般可分為單冷式、冷暖式及電輔助加熱式等幾種型式，而冷暖式空調多適用于夏季炎熱、冬季寒冷的地區（如江浙一帶）。一般家用空調中最常用的制冷劑是氟利昂22（CHF2Cl，R22），其由液態變為氣態時，會吸收大量的熱量（汽化潛熱），由氣態變為液態時，釋放大量的熱量，冷暖式空調具有制冷制熱的功能就是利用這一原理來設計并實現的。空調工作時，壓縮機運轉將氣態的制冷劑壓縮為高溫、高壓的氣態制冷劑，送到室外機的冷凝器風冷散熱（放熱）后成為常溫、高壓的液態制冷劑，然后通過節流膨脹閥，進入室內機的蒸發器蒸發后成為低溫、低壓的氣態制冷劑，同時在蒸發器內與室內熱空氣換熱（吸

25、熱）后成為常溫、低壓的氣態制冷劑，最后送往壓縮機再進行循環。在此過程中，膨脹閥起到了舉足輕重的作用。因為液態制冷劑通過節流膨脹閥到蒸發器后空間突然增大，壓力減小，液態的制冷劑就會迅速完全汽化并吸收大量熱量，變成低溫的氣態制冷劑，從而使得蒸發器變冷，室內機的風扇將室內的空氣從蒸發器中吹過后，室內機吹出來的風就冷了。制熱的時候利用四通閥，使制冷劑在冷凝器與蒸發器的流動方向與制冷時相反，所以制熱的時候室外吹的是冷風，室內機吹的是熱風。膨脹閥也稱節流閥，是組成空調制冷系統的主要部件和四大件（壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發器）之一，安裝于冷凝器和蒸發器之間，閥的出口連接蒸發器的進口，是空調制冷系統的高壓與

26、低壓的分界點。膨脹閥主要起節流降壓的作用，經冷凝器冷凝后的高壓制冷劑液體經過節流閥時，因受阻而使壓力下降，導致部分制冷劑液體汽化，同時吸收汽化潛熱，其本身溫度也相應降低，成為低溫、低壓的濕蒸汽，然后進入蒸發器進一步全部汽化并換熱。同時，膨脹閥也能調節和控制進入蒸發器中的液態制冷劑量，使之適應制冷負荷的變化，同時可防止壓縮機發生液擊現象（即未蒸發的液態制冷劑進入壓縮機后被壓縮，極易引起壓縮機閥片的損壞）和蒸發器出口蒸汽異常過熱。空調制冷系統一般采用的是感溫式膨脹閥，也叫熱力膨脹閥，它是利用裝在蒸發器出口處的感溫包來感知制冷劑蒸汽的過熱度，由此來調節膨脹閥開度的大小，從而控制進入蒸發器的液態制冷劑

27、流量。感溫包與蒸發器的出口管相接觸，當蒸發器出口溫度降低時，膨脹閥閥口將閉合，借以限制制冷劑進入蒸發器；相反，如果蒸發器出口溫度升高，膨脹閥閥口將開啟，借以增加制冷劑進入蒸發器流量。在實際的工業生產過程中，類似于空調膨脹閥節流降壓的思想也被引用并加以廣泛應用。如減壓閥即是一種利用節流方法使閥出口壓力低于進口壓力，并保持出口壓力近于恒定的壓力控制閥，其應用范圍很廣，在蒸汽、壓縮空氣、工業用氣、水、油和許多其他液體介質的設備和管路上均可使用。從流體力學的觀點看，減壓閥是一個局部阻力可以變化的節流元件，即通過改變節流面積，使流速及流體的動能發生變化，并造成不同的壓力損失，從而達到減壓的目的。化學過程

28、中的閃蒸分離即是一種利用減壓閥及閃蒸罐對多元混合物進行分離的技術，其主要是利用物質的沸點隨壓力的增大而升高（壓力越低，沸點也越低）這一原理來進行分離的。如高壓、高溫流體經過減壓閥的節流降壓，使其沸點降低，再進入閃蒸罐，這時流體溫度高于該壓力下的沸點，流體在閃蒸罐中迅速沸騰汽化，并進行兩相分離，控制好閃蒸罐進料流量、罐內壓力、溫度、液位及液相成份等參數，可對多元混合物進行有效分離。在閃蒸分離過程中使流體達到汽化的設備不是閃蒸罐，而是減壓閥，閃蒸罐的作用主要是提供流體迅速汽化和氣液分離的空間，正如實現空調液態制冷劑汽化的是靠膨脹閥的節流降壓作用，而使其迅速汽化的蒸發器如同閃蒸罐。6、打氣筒VS壓氣

29、機：增壓輸氣 打氣筒是一種用于給各種輪胎和一些球類注入或補充所需空氣的增壓充氣工具。在日常生活中，我們經常可在自行車修理行里看到修車師傅給自行車輪胎充氣補胎，多見的充氣工具是手動打氣筒，更方便的也有電動式打氣泵（汽車輪胎充氣常用）。手動打氣筒輕便、省力、充氣量大，適用于自行車、電動車、摩托車、三輪車等。另外，腳踩打氣筒也有所應用，主要是一些球類的充氣。在使用手動打氣筒充氣時，要把出氣管出口的氣門夾夾到自行車輪胎的氣門上，氣門的作用是只允許空氣從打氣筒進入輪胎，不允許空氣從輪胎倒流入打氣筒。打氣筒的活塞和筒壁之間有間隙，活塞上裝有一個向下凹的橡皮碗。向上拉活塞的時候，活塞下方的空氣體積增大，壓力

30、減小，橡皮碗收縮，活塞上方的空氣就從橡皮碗四周空隙處流到下方；向下壓活塞的時候，活塞下方空氣體積縮小，壓力增大，使橡皮碗緊貼著筒壁不讓空氣漏到上方，繼續向下壓活塞，壓力繼續增大，當下方壓縮空氣的壓力足以頂開輪胎氣門芯時，壓縮空氣就充入輪胎，同時，筒外的空氣從氣筒蓋上的小孔進入氣筒內，有的氣筒蓋沒有孔，則是從拉桿與氣筒蓋的間隙較大處進入。當第二次再將拉桿往上提時，橡皮碗再度收縮，吸入氣體，向下壓時，皮碗擴張，壓縮氣體，充氣過程也就是如此的往返循回的過程。工業生產過程中，各種物料大多數以氣態或液態的方式在流動狀態下，或進行傳熱，或進行傳質和化學反應等。流體的輸送是一個動量傳遞的過程，流體需要從流體

31、輸送設備中獲得能量，以克服流動阻力。泵和壓氣機都是輸送流體并提高流體壓頭的流體輸送設備，其中泵是輸送液體的，而壓氣機則是輸送氣體的。壓氣機（compressor）是向氣體輸入機械功并提高其壓力的機械裝置，主要任務即是給氣體增壓并輸送。壓氣機的種類很多，按其工作原理不同可分為離心式和往復式兩大類，按進、出口壓力的高低可分為真空泵、鼓風機、壓縮機等類型。其中，往復式壓縮機增壓輸氣便是打氣筒增壓充氣的真實寫照。往復式壓縮機屬于容積式壓縮機，是使一定容積的氣體順序地吸入和排出封閉空間并提高靜壓力的壓縮機，多用于流量較小，壓頭要求較高的場合。目前，往復式壓縮機主要是活塞式壓縮機，它是利用活塞在汽缸中往復

32、滑行來輸送氣體的。通常由電動機直接驅動壓縮機，使曲軸產生旋轉運動，曲軸帶動連桿，連桿帶動活塞，從而使活塞在汽缸內做往復運動（上下運動）。活塞運動使氣缸內的容積發生變化，當活塞向下運動的時候，汽缸容積增大，進氣閥打開，排氣閥關閉，氣體被吸進來，完成進氣過程；當活塞向上運動的時候，氣缸容積減小，進氣閥關閉，出氣閥打開，壓縮氣體經過排氣閥的作用，經排氣管，單向閥（止回閥）進入儲氣罐，完成壓縮與排氣過程。通常，活塞上用活塞環來密封氣缸和活塞之間的間隙，氣缸內用潤滑油潤滑活塞環。由于設計原理的關系，決定活塞式壓縮機具有以下特點：1） 運動部件多，有曲軸、連桿、活塞、活塞環、進氣閥、排氣閥等；2） 受力不

33、均衡，無法有效控制往復慣性力；3） 高壓需要多級壓縮，結構復雜；4） 活塞為往復運動，壓縮氣體不是連續排出、具有脈動特性等。但是活塞式壓縮機另一個特點也非常突出，它是最早設計、制造并得到應用的壓縮機，也是應用范圍最廣，制造工藝最成熟的壓縮機，即使是現在，活塞式壓縮機仍在工業領域中被廣泛使用。7、水表VS渦輪流量計：流量檢測日常生活中，自來水公司為了便于家庭用水的管理，通常會在每家每戶進水總管上安裝一個水表，并定期（1個月或2個用）抄表，以便于計算用水總量并收取水費。水表是專門用于測量水流量的儀表，大多是測水的累計流量。按測量原理來分，水表一般分為容積式和速度式兩類，前者的準確度較后者為高，但對

34、水質要求高，水中含雜質時易被堵塞。而我們家用水表即為速度式水表，其是在流體流動的管道內，安裝一個可以自由轉動的葉輪，當流體通過葉輪時，流體的動能使葉輪旋轉。流體的流速越高，動能就越大，葉輪轉速也就越高。在規定的流量范圍和一定的流體粘度下，轉速與流速成線性關系。因此，測出葉輪的轉速或轉數即可確定瞬時流量或總量，家用水表就是利用這個原理制成的。速度式水表的內部結構從外向里可分為殼體、套筒、內芯三大件。殼體由生鐵鑄成，水從進水口出來之后通過殼體的下部環形空間（下環室），其上面有“上環室”與出水口相通。套筒的底部裝有過濾網，過濾水中的顆粒雜物，側面有上下兩排圓孔（下排是進水孔，上排是出水孔），孔的位置

35、與殼體的上下環室對著。內芯分為上、中、下三層，從玻璃窗看到的是上層，有指針和刻度盤。水表最關鍵的是下層，里面有個塑料輪，輪邊上有許多塑料葉片，叫做“葉輪”。葉輪所處的位置正好在套筒開水口處形成的旋轉流里，水流沖擊輪周的葉片，產生轉矩，使葉輪旋轉起來。水龍頭開得越大，用水量大，水流越急，葉輪就轉得越快。葉輪的軸垂直向上到達中層，軸上面有個小齒輪，用它和“十進制數齒輪”（個位數齒輪轉十圈，十位數齒輪就轉一圈）嚙合，達到累計轉數的目的。通常，如果要計多位數（小數點前是黑刻度，小數點后是紅刻度），就得裝很多對齒輪。這類水表憑借其簡單價廉，能在潮濕環境里長期使用而無需維修，而且不用電源等優點而得到廣泛應

36、用。化學工業中常用于在線、實時測量工業流體流量的渦輪流量計也是利用水表相同的工作原理，并在結構上加以改進制成的速度式流量計。它具有精度高、重復性好、結構簡單、運動部件少、耐高壓、測量范圍寬、體積小、重量輕、壓力損失小、維修方便等優點，常用于封閉管道中測量低粘度流體的體積流量和總量，在石油、化工、冶金、城市燃氣管網等行業中具有廣泛的應用。渦輪流量計主要由渦輪、導流器、磁電感應轉換器、外殼、前置放大器等幾部分組成。其工作過程如下：當流體通過渦輪葉片與管道之間的間隙時，由于葉片前后的壓差產生的力推動葉片，使渦輪旋轉，同時，高導磁性的渦輪就周期性地掃過磁鋼，使磁路的磁阻發生周期性的變化，線圈中的磁通量

37、也跟著發生周期性的變化，線圈中便感應出交流電信號（電脈沖信號），交變電信號的頻率與渦輪的轉速成正比，也即與流量成正比。這個信號經前置放大器放大后，送往電子計數器或電子頻率計，以累積或指示流量。在一定的流量范圍內，脈沖頻率f與流經傳感器的流體的瞬時流量Q成正比，流量方程為：Q=3600×f/k，式中：f流量計輸出信號的頻率，Hz；k傳感器的儀表系數，P/ m3；Q流體的瞬時體積流量（工作狀態下）m3/h；3600換算系數。這類渦輪流量計安裝方便，磁電感應轉換器與葉片間不需密封和齒輪傳動機構，因而測量精度高，可耐高壓。基于磁電感應轉換原理，反應靈敏，可測脈動流量，且輸出信號為電頻率信號，

38、便于遠傳和計算機集中監控。8、油煙機風道擋板VS止回閥：倒流防止抽油煙機是日常生活中較為熟悉的一種凈化廚房環境的家用電器，又稱吸油煙機，簡稱油煙機（smoke exhaust）。它安裝在廚房爐灶上方，能將爐灶燃燒的廢物和烹飪過程中產生的對人體有害的油煙和氮氧化物迅速抽走，排出室外，凈化空氣，有效減少對廚房環境的污染和人體健康造成的傷害。 早期的家庭廚房排煙工作都是由排風扇（風扇和擋板組成）來完成的，排風扇雖然能排除掉廚房中的大部分油煙，但是它卻無力解決烹飪中產生的油煙對整個廚房的污染。而現代的抽油煙機是利用電機來驅動風輪作高速旋轉，使爐灶上方一定的空間范圍內形成負壓區，從而將室內的油煙氣體吸入

39、油煙機內部，油煙氣體經過油網過濾（一次分離）后進入煙機風道內部，通過葉輪的旋轉對油煙氣體進行二次分離（油煙受到離心力的作用使油霧凝集成油滴并收集到油杯），凈化后的煙氣最后沿固定的通路（風道）排出。從油煙機的組成結構及工作原理上來分析，其風道的出口處裝有一個重要的塑料配件，即擋板。在油煙機工作時，由于風機風輪的離心作用，風機出口煙氣壓力升高，從而使煙氣推開擋板并排往公用煙道（多層、小高層用戶共用）。而當油煙機停止工作時，風機出口壓力降低，擋板靠其自身重力及反向氣壓作用力將其關閉，從而只限煙氣單向流動，以防止公用煙道中的煙氣倒灌。這風道擋板雖然對油煙機來說只是一個小配件，但其作用可謂是舉足輕重啊!

40、廣泛應用于石油、化工、制藥、食品等行業的止回閥(One-way valve)便是利用擋板的這種工作原理來制成的。止回閥屬于自動閥類，是靠介質流動作用力及自重自行開啟或關閉的。當介質按規定方向流動時，閥瓣受介質力的作用而開啟，介質逆流時，因閥瓣自重和閥瓣受介質反向力的作用，使閥瓣與閥座的密封面密合而關閉，達到阻止介質逆流的目的，在化學工業的流體輸送泵、容器介質泄放、壓力輔助系統中被廣泛應用。止回閥又稱單向閥、逆止閥、逆流閥和背壓閥，其作用是防止管路中的介質倒流。止回閥按結構劃分，可分為旋啟式止回閥（依重心旋轉）、升降式止回閥（沿軸線移動）和蝶式止回閥三種。以上幾種止回閥按連接形式又可分為螺紋連接

41、、法蘭連接和焊接三種。1） 旋啟式止回閥。 旋啟式止回閥有一鉸鏈機構，還有一個像門一樣的閥瓣自由地斜靠在閥座表面上。為了確保閥瓣每次關閉都能到達閥座面的合適位置并保持密封，閥瓣設計有鉸鏈機構，以便閥瓣具有足夠的旋啟空間，并使閥瓣真正地、全面地與閥座接觸。閥瓣可以全部用金屬制成，也可以在金屬上鑲嵌皮革、橡膠或者采用合成覆蓋面，這取決于使用性能的要求（靜音、密封）。旋啟式止回閥在完全打開的狀況下，流體壓力幾乎不受阻礙，因此通過閥門的壓力降相對較小。通過選用不同的材質，可適用于水、蒸汽、油品、硝酸、醋酸、強氧化性介質及尿素等多種介質。2） 升降式止回閥。升降式止回閥的閥瓣位于閥座密封面上，可沿著閥體

42、垂直中心線滑動。此閥除了閥瓣可以自由地升降之外，其余部分如同截止閥一樣，當介質順流時，閥瓣靠介質推力開啟，當介質停流時，閥瓣靠自重降落在閥座上并切斷流動，起阻止介質逆流作用。根據使用條件，閥瓣可以是全金屬結構，也可以是在閥瓣架上鑲嵌橡膠墊或橡膠環的形式。像截止閥一樣，流體通過升降式止回閥的通道也是狹窄的，因此其壓力降比旋啟式止回閥大些，而且旋啟式止回閥的流量受到的限制很少。3） 蝶式止回閥。 蝶式止回閥的閥瓣呈圓盤狀，可繞閥座內的銷軸作旋轉運動。蝶式止回閥結構簡單，只能安裝在水平管道上，密封性較差。因閥內通道成流線形，流動阻力比升蝶式止回閥小，適用于低流速和流動不常變化的大口徑場合，但不宜用于

43、脈動流，其密封性能不及升降式。蝶式止回閥分單瓣式、雙瓣式和多瓣式三種，這三種形式主要按閥門口徑來分，目的是為了防止介質停止流動或倒流時，減弱水力沖擊。9、燃氣灶噴嘴VS孔板：節流元件燃氣灶是指以液化石油氣、人工煤氣、天然氣等氣體燃料進行燃燒并直火加熱的廚房用具，是家庭廚房重要的廚具之一，無論是家常便飯還是朋友小聚，都是燃氣灶大顯身手的時候。按安裝方式分，燃氣灶可分為臺式灶和嵌入式灶兩大類，以前農村多用臺式灶（簡單方便），現隨著生活條件的改善，人們要求廚房整潔美觀、簡約時尚，嵌入式灶便成為首選。但不管是哪種形式，兩者的工作原理都是一樣的。燃氣灶在工作時，燃氣從進氣管進入灶內，經過燃氣閥的調節（使

44、用者通過旋鈕進行調節）進入爐頭中，同時混合一部分空氣（一次空氣），這些混合氣體從分火器的火孔中噴出同時被點火裝置點燃形成火焰（燃燒時所需的空氣稱二次空氣），這些火焰被用來加熱置于鍋支架上的炊具。從提高燃料氣燃燒效率、保護環境的角度來考慮與分析，燃氣灶使用了一個小巧卻又非常重要的配件，即噴嘴。其安裝在進氣總管后、分灶進氣分管口處，主要用于在燃料氣進爐頭時混合部分空氣，即補充一次空氣，以補充燃燒時的空氣不足，進而促進燃燒（藍色火焰為佳），減少黃火現象，并減少一氧化碳及氮氧化物的生成。噴嘴也稱噴頭、噴咀，其工作原理其實也很簡單，它是利用噴嘴的形狀（通常為錐型，燃料氣由粗頭向細頭流動），把氣流由粗變細

45、，以加快氣體流速，使燃料氣在噴嘴出口的后側形成一個“真空”區，而這個真空區會對周邊的空氣產生一定的吸附作用，致使周圍空氣被吸入管內。噴嘴的這種工作原理即是基于流體流動的節流原理，當燃料氣流到噴嘴處時，其口徑有大變小，在最窄處，其動態壓力（速度頭或動頭）達到最大值，靜態壓力（靜壓頭）達到最小值，燃料氣的速度因涌流橫截面積的變化而加快，因而壓力也在同一時間減小，進而產生壓力差，這個壓力差給流體提供一個外在吸力。噴嘴其實就是一種節流元件，是使管道中的流體產生局部收縮的元件。工業上常用的節流元件有孔板、噴嘴、文丘里管等，其中應用最廣泛的是孔板。孔板是孔板流量計的主要元件，孔板流量計測量流體（液體、氣體

46、、蒸汽等）流量即是利用孔板的節流產生靜壓差來實現的。孔板是一塊中心開圓孔的圓板，流體在裝有孔板的管道中流動時會產生一種節流現象，即在其前后的管壁處，流體的靜壓差會產生差異，孔板流量計就是利用這個壓力差來實現流量測量的，它是目前工業生產中測量流量最成熟、最常用的方法之一。具有一定能量的流體，才可能在管道中形成流動狀態。流動流體的能量有多種形式，即勢能、靜壓能和動能，在水平管道上流動的流體只需考慮靜壓能和動能這兩種形式。流體由于有壓力而具有靜壓能，又由于流體有流動速度而具有動能，這兩種形式的能量在一定條件下可以相互轉化。根據能量守恒定律，實際流體所具有的靜壓能和動能，再加上克服流動阻力的能量損失，

47、在沒有外加能量的情況下，其總和是不變的。當流體在一定靜壓力下，以一定速度流至孔板前，由于受到孔板的阻擋，使靠近管壁處的流體受到的阻擋作用最大，因而使一部分動能轉化為靜壓能，出現了孔板入口端面靠近管壁處的流體靜壓力升高，并且比管道中心處的壓力要大，即在孔板入口端面處產生一徑向壓差。這一壓差使流體產生徑向附加速度，從而使靠近管壁處的流體質點的流向就與管道中心軸線相傾斜，形成了流束的收縮運動。由于慣性作用，流束的最小截面并不在孔板的孔處，而是經過孔板后繼續收縮，到某一截面（接近孔后1/2管徑）處達到最小，這時流速最大，隨后流束又逐漸擴大，并完全復原，流速又降低到原來的數值。由于孔板造成流束的局部收縮，使流體的流速發生變化，