Термодинамические свойства

Удельная теплоемкость. Большинство промышленных рабочих жидкостей имеет при стандартных температуре и давлении удельную теплоемкость порядка 0,5 ккал/кг. С. При тепловых расчетах гидросистем необходимо учитывать изменение величины теплоемкости при постоянном давлении ср для различных жидкостей. Неправильно считать, что теплообменник, спроектированный для работы на жидкости А, пригоден для работы на жидкости Б. Например, если система предназначена для работы на нефтяной жидкости с удельной теплоемкостью ср = 0,45 ккал/кг. С при максимальной температуре 70° С, то нельзя считать, что жидкость на водной основе с удельной теплоемкостью ср – 0,9 ккал/кг -° С можно применять при максимальной температуре 60° С. Теплообменник, обеспечивающий необходимый отвод тепла жидкости А при 70° С, может оказаться не в состоянии охлаждать жидкость Б при 60° С. Возможно, что для нормальной работы холодильника на новой жидкости необходимо выбрать новый температурный режим, исходя из характеристик теплообменника и нового значения ср.

Удельные теплоемкости рабочих жидкостей всех типов были определены при помощи точных испытаний и приводятся в справочных руководствах. Обычно принимается, что ср сравнительно мало зависит от давления, по крайней мере для диапазона рабочих давлений промышленных гидравлических систем управления.

Энтальпия. Энтальпией жидкости называется общий уровень ее энергии, выраженный в ккал/кг. Этот уровень необходимо измерять относительно какой-либо эталонной температуры, в качестве которой в технике обычно принимается 0°С. Понятие об энтальпии h применяется как к жидкостям, так и к газам. Для определения термодинамических характеристик гидравлических машин необходимо знать зависимость энтальпии от давления и температуры.

При расчете гидравлических следящих систем полностью применимы все законы термодинамики. Для каждой системы в соответствии с первым началом термодинамики существует точное соотношение между теплом и работой. Однако понятие «энтальпия рабочих жидкостей» используется при расчетах гидросистем сравнительно редко. Энтальпия каждой жидкости изменяется по-разному в зависимости от температуры и давления, что заставляет при расчетах пользоваться различными многочисленными графиками. В отдельных случаях эта функция вычислена и используется при определении к. п. д. гидравлических машин. Измерения энтальпии вполне осуществимы, достаточно точны и выполняются без помощи механических измерителей крутящего момента. Их можно выполнять на действующих машинах, измеряя температуру и давление в напорных и сливных трубопроводах. Для полного термодинамического расчета часто бывает полезно еще одно понятие термодинамики – энтропия.

Энтропия. Энтропия определяет меру располагаемой энергии жидкости между двумя уровнями давления и температуры. Этот критерий, как и энтальпия, редко применяется при оценке рабочих жидкостей. В настоящей книге это понятие используется при расчете гидравлических систем управления почти в том же смысле, что и при расчете обычных пневматических систем. Энтропия определяется по другим термодинамическим постоянным; нулевое изменение энтропии в процессе является мерой работы, которую может совершить данная масса жидкости при изменении ее температуры или давления на данную величину. К – п. д. гидравлической машины это отношение изменения истинной (измеренной) энтальпии к идеальной; последняя вычисляется для нулевого изменения энтропии.

Теплопроводность. Теплопроводность есть количество тепла, передаваемое жидкостью при данной разности температур в направлении теплового потока. Она выражается в ккал/ м-час. С° или, более удобно, кал/см X X сек. С°. При расчете большинства гидравлических систем теплопроводность играет незначительную роль. Важное значений она имеет при расчете теплообменников, а также во всех случаях, когда необходимо учитывать изменение температуры.

Иногда теплопроводность используется при расчетах гидравлических машин вращательного действия, в которых изменение полей распределения температуры влияет на утечки и несущую способность смазочного слоя золотниковых пар. Поэтому эта характеристика чаще применяется конструкторами, чем специалистами в области регулирования.