Sprężanie

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

Sprężania adiabatyczne. Strzałka pokazuje pole odpowiadające pracy sprężania

Nad układem wykonywana jest praca, układ jest odizolowany cieplnie od otoczenia, temperatura układu wzrasta, a przyrost temperatury określa równanie adiabaty.

Sprężanie izochoryczne

Wykres p(V) przemiany izochorycznej.
1-2 izochoryczne ogrzewanie
1-3 izochoryczne oziębianie

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

Żółte pole odpowiada pracy wykonanej przy sprężaniu izotermicznym

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

• kompresja
• rozprężanie
• ekspansja
• turbina gazowa
• chłodziarka
• pneumatyka
• transport
• silnik tłokowy
• Sprężanie (budownictwo)