Рабочая жидкость

Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью , добавив цитаты из надежных источников . Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. Найти источники:  «Рабочая жидкость»  -  новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( май 2010 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Для гидравлической энергии , A рабочая жидкость представляет собой газ или жидкость , которые в первую очередь передает силу , движение или механическую энергию . В гидравлике , воде или гидравлической жидкость передает силу между гидравлическими компонентами , такими как гидравлические насосы , гидравлическими цилиндрами и гидравлическими двигателями , которые собраны в гидравлические машины , гидравлические системы привода и т.д. В пневматиках , рабочая жидкость является воздухили другой газ, который передает силу между пневматическими компонентами, такими как компрессоры , вакуумные насосы , пневматические цилиндры и пневматические двигатели . В пневматических системах рабочий газ также накапливает энергию, поскольку он сжимается. (Газы также нагреваются при сжатии и охлаждаются при расширении; этот случайный тепловой насос используется редко.) (Некоторые газы также конденсируются в жидкости при сжатии и кипят при понижении давления).

Для пассивного переноса тепла , A рабочая жидкость представляет собой газ или жидкость, обычно называют охлаждающую жидкость или теплоносителем, которые в первую очередь передает тепло в или из интересующей области пути проводимости , конвекции и / или принудительной конвекции (накачка жидкостного охлаждения , воздушное охлаждение и др.).

Рабочая жидкость из теплового двигателя или насоса тепла представляет собой газ или жидкость, обычно называют хладагент , охлаждающей жидкостью или рабочим газ, которые в первую очередь преобразует тепловую энергию (изменение температуры) в механическую энергию (или наоборот) путем изменением фазы и / или теплота сжатия и расширения. Примеры использования фазового перехода включают водяной пар в паровых двигателях и хлорфторуглероды в большинстве парокомпрессионных холодильных систем и систем кондиционирования воздуха . Примеры без фазового перехода включают воздух или водород в двигателях горячего воздуха, таких какДвигатель Стирлинга , воздух или газы в газовых тепловых насосах и т. Д. (Некоторые тепловые насосы и тепловые двигатели используют «рабочие твердые тела», такие как резиновые ленты, для эластокалорийного охлаждения или термоупругого охлаждения и никель-титан в прототипе теплового двигателя)

Рабочие жидкости, кроме воздуха или воды, обязательно рециркулируют в контуре. Некоторые гидравлические и пассивные системы теплопередачи открыты для водоснабжения и / или атмосферы, иногда через фильтры сапуна . Тепловые двигатели, тепловые насосы и системы, использующие летучие жидкости или специальные газы, обычно закрываются предохранительными клапанами .

Свойства и состояния [ править ]

Этот раздел читается как учебник и может потребовать очистки . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью, чтобы сделать ее нейтральной по тону и соответствовать стандартам качества Википедии . ( Май 2010 г. )

В свойстве рабочей текучей среды в необходимо для полного описания термодинамических систем. Хотя рабочие жидкости обладают множеством физических свойств, которые можно определить, термодинамические свойства, которые часто требуются при инженерном проектировании и анализе, немногочисленны. Давление , температура , энтальпия , энтропия , удельный объем и внутренняя энергия являются наиболее распространенными.

Если известны как минимум два термодинамических свойства, можно определить состояние рабочего тела. Обычно это делается на диаграмме свойств, которая представляет собой просто график зависимости одного свойства от другого.

Когда рабочая жидкость проходит через инженерные компоненты, такие как турбины и компрессоры , точка на диаграмме свойств перемещается из-за возможных изменений определенных свойств. Поэтому теоретически можно провести линию / кривую, которая полностью описывает термодинамические свойства жидкости. Однако в действительности это можно сделать только в том случае, если процесс обратим . В противном случае изменения свойства представлены пунктирной линией на диаграмме свойств. Эта проблема в действительности не влияет на термодинамический анализ, поскольку в большинстве случаев ищутся конечные состояния процесса.

Работа [ править ]

Рабочее тело можно использовать для вывода полезной работы, если оно используется в турбине . Кроме того, в термодинамических циклах энергия может подводиться к рабочему телу с помощью компрессора . Математическая формулировка этого может быть довольно простой, если мы рассмотрим цилиндр, в котором находится рабочая жидкость. Поршень используется для ввода полезной работы в жидкость. С точки зрения механики работа, проделанная из состояния 1 в состояние 2 процесса, определяется следующим образом:

${\ Displaystyle W = - \ int _ {1} ^ {2} \ mathbf {F} \ cdot \ mathrm {d} \ mathbf {s}}$

где ds - увеличивающееся расстояние от одного состояния до следующего, а F - приложенная сила. Знак минус введен, поскольку в этом случае рассматривается уменьшение объема. Ситуация показана на следующем рисунке:

Сила определяется как произведение давления в цилиндре и площади его поперечного сечения, так что

${\ displaystyle {\ begin {align} W & = - \ int _ {1} ^ {2} PA \ cdot \ mathrm {d} \ mathbf {s} \\ & = - \ int _ {1} ^ {2} P \ cdot \ mathrm {d} V \ end {выровнено}}}$

Где A⋅ds = dV - элементарное изменение объема цилиндра. Если от состояния 1 до 2 объем увеличивается, тогда рабочая жидкость действительно работает со своим окружением, и это обычно обозначается отрицательной работой. Если громкость уменьшается - работа положительная. По определению, данному с помощью вышеприведенного интеграла, проделанная работа представлена ​​площадью под диаграммой давление – объем . Если мы рассмотрим случай, когда у нас есть процесс постоянного давления, то работа просто определяется выражением

${\ displaystyle {\ begin {align} W & = - P \ int _ {1} ^ {2} \ mathrm {d} V \\ & = - P \ cdot \ left (V_ {2} -V_ {1} \ вправо) \ end {выровнен}}}$

Выбор [ править ]

В зависимости от области применения используются различные типы рабочих жидкостей. В термодинамическом цикле может случиться так, что рабочая жидкость меняет состояние с газа на жидкость или наоборот. Некоторые газы, такие как гелий, можно рассматривать как идеальные газы . Обычно это не относится к перегретому пару, и уравнение идеального газа на самом деле не выполняется. Однако при гораздо более высоких температурах он по-прежнему дает относительно точные результаты. Физические и химические свойства рабочего тела чрезвычайно важны при проектировании термодинамических систем. Например, в холодильной установке рабочая жидкость называется хладагентом. Аммиакпредставляет собой типичный хладагент и может использоваться в качестве основной рабочей жидкости. По сравнению с водой (которая также может использоваться в качестве хладагента), аммиак использует относительно высокое давление, требующее более прочного и дорогостоящего оборудования.

В стандартных циклах с воздухом, как и в циклах газовой турбины , рабочим телом является воздух. В газовой турбине открытого цикла воздух поступает в компрессор, где его давление увеличивается. Таким образом, компрессор передает рабочую жидкость рабочей жидкости (положительная работа). Затем жидкость переносится в камеру сгорания, где на этот раз тепловая энергия подводится за счет сжигания топлива. Затем воздух расширяется в турбине, совершая работу против окружающей среды (отрицательная работа).

Различные рабочие жидкости обладают разными свойствами, и при выборе одной из них проектировщик должен определить основные требования. В холодильных установках для обеспечения большой холодопроизводительности требуется высокая скрытая теплота.

Приложения и примеры [ править ]

В следующей таблице приведены типичные области применения рабочих жидкостей и примеры для каждого из них:

См. Также [ править ]

• Список газов
• Гидроэнергетический двигатель

Ссылки [ править ]

• Истоп и МакКонки (1993). Прикладная термодинамика для инженеров-технологов (5-е изд.). Сингапур: Prentice Hall. С. 9–12. ISBN 0-582-09193-4.