arbetsgaser

Arbeta gaser, eller arbetsgaser, är gasformiga medier som används som medium för att överföra energi och utföra arbete i olika termodynamiska system. De ingår ofta i cykler där gasen genomgår uppvärmning, expansion, arbete och kylning, exempelvis i förbränningsmotorer, gasturbinmotorer, kyl- och värmepumpcykler samt i vissa laboratorie- och industriella processer. I en idealiserad beskrivning behandlas arbetsgaser som färska eller tidigare behandlade blandningar som följer gaslagen med kända egenskaper som temperatur, tryck och volym.

Egenskaper och modellering av arbetsgaser baseras vanligtvis på principerna för termodynamik och beteende hos gaser. Vanligtvis används en molekylär blandning som uppvisar ideala gasers lag i sätt att uppskatta tryck, volym och temperatur. Nyttiga parametrar inkluderar specifik entalpi cp och cv, gasens konstant R och dess densitet. I praktiken används ofta ”arbetsgas” i olika cykler med olika temperatur- och tryckområde, där både ideala och verkliga gasers avvikelser beaktas, särskilt vid högre tryck eller låga temperaturer.

Vanliga exempel på arbetsgaser är luft (huvudsakligen kväve och syre), blandningar som uppstår vid förbränning (koldioxid, vattenånga, kolmonoxid och svaveloxider), samt olika rena eller blandade gaser som helium, argon eller väte som används i särskilda cykler eller experiment. Valet av arbetsgas påverkas av temperatur- och tryckintervall, kemisk stabilitet, giftighet och miljöpåverkan, samt hur gasen reagerar med konstruktionerna och andra medier i systemet.

I praktiken är arbetsgasernas hantering nära kopplad till energikvalitet, effektivitet och säkerhet. Realistiska analyser tar hänsyn till värmetillförsel, energiförluster och eventuella kemiska reaktioner under cykeln. Genom att optimera valet och betingelserna för arbetsgaser kan prestanda och miljöpåverkan i motorer, turbiner och kyl-/värmepumpssystem förbättras.