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[1].
Spis treści |
edytuj Najważniejsze typy sprężania:
Do najważniejszych typów tego procesu należą:
edytuj Sprężanie adiabatyczne
Nad układem wykonywana jest praca, układ jest odizolowany cieplnie od otoczenia, temperatura układu wzrasta, a przyrost temperatury może zostać wyznaczony z równania adiabaty.
Zobacz więcej w osobnym artykule: Przemiana adiabatyczna.edytuj Sprężanie izochoryczne
1-2 izochoryczne ogrzewanie
1-3 izochoryczne oziębianie
Układowi zamkniętemu w naczyniu o niezmiennej objętości dostarcza się pewną ilość ciepła, temperatura układu wzrasta. Parametry końcowe gazu można wyznaczyć z bilansu energii i równania adiabaty.
Zobacz więcej w osobnym artykule: Przemiana izochoryczna.edytuj Sprężanie izotermiczne
Nad układem wykonywana jest praca (np. tłok przesuwa się w cylindrze zmniejszając objętość układu) i jednocześnie od układu odbierana jest pewna ilość ciepła (mimo wzrostu ciśnienia nie dochodzi do wzrostu temperatury).
Zobacz więcej w osobnym artykule: Przemiana izotermiczna.edytuj Sprężanie vs. kompresja
Pojęć ekspansji i kompresji nie należy mieszać z pojęciami rozprężania, które charakteryzuje spadek ciśnienia termodynamicznego, dp<0 i pojęciem sprężania, przy którym dp>0[2].
Podczas ekspansji, dV>0, praca bezwzgledna ma znak dodatni, dL>0, tzn praca jest wykonywana przez czynnik termodynamiczny. Natomiast przy kompresji, dV<0, praca dL<0, tzn. zmniejszenie objetości wymaga wkładu pracy z zewnątrz[2].
edytuj 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
- zmagazynowanie 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 na znaczne odległości,
- 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.
Zobacz więcej w osobnym artykule: Sprężarka. Zobacz więcej w osobnym artykule: Przemiana adiabatyczna #W technice.Przypisy
- ↑ Praca zbiorowa, Słownik fizyczny, Warszawa, Państwowe Wydawnictwo "Wiedza Powszechna", s.385, 1984, ISBN 83-214-0053-1.
- ↑ 2,0 2,1 Stanisław Ochęduszko, Termodynamika stosowana, rozdział: VI.1. Praca bezwzględna i praca użyteczna, Warszawa, Wyd. Naukowo-Technicznei, ss. 57-58, 1974, ISBN - n/a, [1]