Grundlagen der Fluiddynamik und Hydrauliksysteme
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Grundlagen der Fluiddynamik
Die Fluiddynamik untersucht das Verhalten von Flüssigkeiten in Bewegung. Dabei werden die drei Formen von Energie betrachtet: Energie durch Druck, durch Anpassung der Geschwindigkeit (kinetische Energie) sowie potentielle Veränderungen in der Höhe.
Kontinuitätsgleichung der Strömung
Die Kontinuitätsgleichung beschreibt die Strömung durch einen Abschnitt, der ein Ventil, ein Filter oder eine Düse sein kann. Kontinuität bedeutet in diesem Zusammenhang die Gleichstellung im Fluss oder Massenstrom. Das heißt, dass der Zufluss in seiner Menge den Abflüssen aus dem Kontrollvolumen entsprechen muss.
Einstufung der Kreisläufe
Verteilungsschaltung
Die Verteilungsschaltung verteilt den Fluss aus einem Tank, einer Senkgrube oder einer jeglichen Flüssigkeitsquelle zu einem Ziel. Dies kann ein weiterer Behälter sein oder ein Element, das diese Energie umwandelt, wie ein hydraulischer Motor oder eine Turbine. Diese Systeme werden als offener Kreislauf bezeichnet.
Sendeleistungsschaltung
Die Sendeleistungsschaltung wandelt hydraulische Energie durch Antriebe, Motoren oder Turbinen in mechanische Energie um. Diese werden auch als Closed-Loop, zyklisch oder geschlossener Kreislauf bezeichnet, da die Flüssigkeit während des Prozesses wiederverwendet wird.
Technische Eigenschaften von Flüssigkeiten
Viskosität
Die Viskosität ist der Widerstand, den eine Flüssigkeit der Verschiebung entgegensetzt. Sie ist umgekehrt proportional bei inkompressiblen Flüssigkeiten und direkt proportional bei kompressiblen Fluiden.
Absolute Viskosität
Die absolute Viskosität misst den Widerstand einer Verdrängungsströmung bei einer bestimmten Temperatur, wobei die Strömung als ein Band oder eine Einrichtung betrachtet wird.
Viskositätsindex
Der Viskositätsindex bestimmt die Veränderung der Viskosität in einem Temperaturbereich zwischen 100 und 210 °F. Der Index steht im umgekehrten Verhältnis zur Veränderung der Viskosität der Strömung: Je geringer die Veränderung der Viskosität ist, desto höher ist der Viskositätsindex.
Fließpunkt (Stockpunkt)
Der Fließpunkt ist die niedrigste Temperatur, bei der sich eine Flüssigkeit noch als solche verhält. Er wird oft 15 °C über dem Wert angesetzt, an dem die Flüssigkeit erstarrt. Wenn beispielsweise der Fließpunkt von destilliertem Wasser bei 4 °C liegt, beträgt der Referenzwert für den flüssigen Zustand 19 °C.
Stellglieder und Zylinder
Ein Stellglied oder Zylinder wandelt hydraulische Energie in mechanische Energie um. Diese können als Teleskopzylinder oder doppeltwirkende Zylinder klassifiziert werden.