Sprężanie – proces, w którym wzrasta ciśnienie układu (np. gazu w naczyniu lub w kanałach przepływowych sprężarki przepływowej). Sprężanie można przeprowadzać w różnych warunkach, ale w teorii maszyn cieplnych szczególne znaczenie odgrywają niektóre przemiany charakterystyczne (przedstawione poniżej). Procesem odwrotnym do sprężania jest rozprężanie.
Najważniejsze typy sprężania
Do najważniejszych typów tego procesu należą:
- Sprężanie adiabatyczne
Nad układem wykonywana jest praca, układ jest odizolowany cieplnie od otoczenia, temperatura układu wzrasta, a przyrost temperatury określa równanie adiabaty.
- Sprężanie izochoryczne
Układowi zamkniętemu w naczyniu o niezmiennej objętości dostarcza się ciepło, temperatura układu wzrasta. Parametry układu określa bilans energii i równania stanu przemiany izochorycznej.
- Sprężanie izotermiczne
Nad układem wykonywana jest praca (np. tłok przesuwa się w cylindrze zmniejszając objętość układu) i jednocześnie z układu pobierane jest ciepło, mimo wzrostu ciśnienia nie dochodzi do wzrostu temperatury, jest to przemiana izotermiczna.
Sprężanie vs. kompresja
Pojęć ekspansji i kompresji nie należy mieszać z pojęciami rozprężania oraz sprężania, które charakteryzuje zmiana ciśnienia.
Podczas ekspansji, praca bezwzględna ma znak dodatni, tzn. praca jest wykonywana przez czynnik termodynamiczny. Natomiast przy kompresji, zmniejszenie objętości wymaga wkładu pracy z zewnątrz.
Sprężanie w technice
Sprężanie gazów stosowane jest w celu otrzymania gazu pod zwiększonym ciśnieniem, tzw. gazu sprężonego, lub wymuszenia przepływu gazu.
Powodem sprężania jest:
- zwiększenie gęstości gazu, co umożliwia "zamknięcie" większej ilości gazu w naczyniu o określonej objętości, np.:
- gazu stosowanego jako paliwo, stosowany w gospodarstwie domowym, transporcie samochodowym, turystyce, i innych,
- gazów technicznych, stosowanych w spawaniu (tlen, acetylen, hel, argon, dwutlenek węgla), inżynierii procesowej (azot, dwutlenek węgla, argon i inne gazy), medycynie, przemyśle spożywczym, i innych
- magazynowanie energii w postaci energii potencjalnej, co umożliwia zastosowanie gazu w gaśnicach, wiatrówkach (broń pneumatyczna), kosmetykach, farbach w sprayu i innych,
- transport pneumatyczny, np. popiołu, pyłu, gazu ziemnego,
- napęd silników, siłowników oraz narzędzi pneumatycznych,
- zwiększenie ciśnienia czynnika zamkniętego w cylindrze silnika spalinowego tłokowego w celu:
- uzyskania odpowiednio wysokiej temperatury powietrza umożliwiającej samozapłon w silniku wysokoprężnym,
- uzyskania odpowiedniego ciśnienia, co pozwoli po ogrzaniu czynnika na wykonanie pracy podczas rozprężania większej od pochłoniętej podczas sprężania w silniku o zapłonie iskrowym,
- wymuszenie przepływu czynnika przez podzespoły chłodziarki, turbiny gazowej i innych maszyn i urządzeń cieplnych.
Proces sprężania może być przeprowadzony w układzie otwartym (w dyfuzorze) lub zamkniętym (w cylindrze zamkniętym poruszającym się lub nieruchomym tłokiem).
Do sprężania gazu wykorzystywane są przede wszystkim sprężarki tłokowe i przepływowe.
Energa rozważa budowę elektrowni na sprężone powietrze zintegrowaną z farmami wiatrowymi.
Zobacz też
Przypisy
- ↑ Praca zbiorowa, Słownik fizyczny, Warszawa, Państwowe Wydawnictwo "Wiedza Powszechna", s.385, 1984, ISBN 83-214-0053-1.
- 1 2 Stanisław Ochęduszko, Termodynamika stosowana, rozdział: VI.1. Praca bezwzględna i praca użyteczna, Warszawa, Wyd. Naukowo-Techniczne, ss. 57-58, 1974
- ↑ Elektrownia na sprężone powietrze może powstać na Pomorzu