Miten lämpö siirtyy?
25 huhtikuuta, 2022
Paineilman toiminnan ymmärtämisessä yksinkertainen johdatus fysiikkaan voi olla suureksi avuksi. Lue lisää termodynamiikasta ja sen merkityksestä ilmakompressorien toiminnan ymmärtämisessä.
Yleiskatsaus paineilmakompressorin termodynamiikasta
Tässä artikkelissa käsitellään ilmakompressorin termodynamiikan fysiikkaa sekä Boylen ja Charlesin kaasulakeja. Seuraavien tietojen avulla opit, miten lämpöä tuotetaan laitteistossasi ja miten se muutetaan energiaksi.
Mitkä ovat termodynamiikan lait?
Energiaa on eri muodoissa, kuten termisesti, fysikaalisesti, kemiallisesti, säteilevästi (valo jne.) ja sähköenergiaa. Termodynamiikka on lämpöenergian eli kyvyn saada aikaan muutoksia järjestelmässä tai tehdä työtä tutkimista.
Termodynamiikan ensimmäinen laki ilmaisee energiansäästön periaatteen. Siinä todetaan, että energiaa ei synny eikä tuhota. Tämän perusteella suljetun järjestelmän kokonaisenergia säästyy aina ja pysyy siten vakiona. Se vain vaihtuu muodosta toiseen. Tällöin lämpö on energiamuoto, joka voidaan tuottaa työstä tai muuntaa työksi.
Termodynamiikan toisen lain mukaan luonnossa on taipumus siirtyä kohti suurempaa molekyylien epäjärjestystä. Entropia on epäjärjestyksen mittari. Kiinteillä kiteillä, jotka ovat aineen säännöllisin muoto, on hyvin alhaiset entropia-arvot.
Erittäin epäjärjestyneillä kaasuilla on korkeat entropia-arvot. Eristettyjen energiajärjestelmien potentiaalinen energia, joka on käytettävissä työn tekemiseen, vähenee entropian lisääntyessä. Termodynamiikan toisen lain mukaan lämpö ei voi koskaan siirtyä "omatoimisesti" matalamman lämpötilan alueelta korkeamman lämpötilan alueelle.
Boylen ja Charlesin kaasulait
Boylen laki toteaa, että jos lämpötila on vakio (isoterminen), paineen ja tilavuuden tuote on vakio.
Kaarlen lain mukaan kaasun tilavuus muuttuu tasaisessa paineessa (isobaarissa) suoraan suhteessa lämpötilan muutokseen.
Kaasut yleisesti noudattavat tilanyhtälöä, joka yhdistää Boylen ja Charlesin lai. Tämä kertoo, miten paine, tilavuus ja lämpötila vaikuttavat toisiinsa. Kun jotakin näistä muuttujista muutetaan, se vaikuttaa ainakin toiseen kahdesta muusta muuttujasta.
Yksittäinen kaasuvakio R riippuu vain kaasun ominaisuuksista. Jos kaasun massa m vie tilavuuden V, suhde voidaan kirjoittaa seuraavasti:
Kompressorin termodynamiikka ja energian talteenotto
Kuten tässä artikkelissa selitetään, termodynamiikka liittyy energiaan ja sen siirtymiseen. Ilmakompressoreissa keskitymme korkeapaineiseen kaasuun (ilmaan). Sekä Boylen että Charlesin kaasulait auttavat ymmärtämään, miten korkeat puristustasot ja muut kaasut vaikuttavat.
Termodynamiikan käsite on olennainen osa kompressorin toiminnan ymmärtämistä. Ilma kuumenee periaatteessa paineistusprosessin ja puristukseen liittyvien suurten ilmavirtausnopeuksien kautta. Ilmakompressorissa on usein jäännöslämpöä, jota kutsutaan puristuslämmöksi.
Tämä syntynyt lämpö voidaan käyttää uudelleen energian talteenottoprosesseissa. Jos talteenotetaan jopa 94 % kokonaishevosvoimasta, energiansäästöt voivat olla merkittäviä. Esimerkiksi 400 kW:n kompressori, jonka energian talteenotto on 90 %, voi säästää 150 000 € vuodessa.
Käyttämällä kuumaa vettä kattilan esisyöttöön tai suoraan prosesseissa, jotka edellyttävät 70-90 °C:n lämpötilaa, voit säästää energianlähteissä, kuten maakaasussa. Energian talteenoton ohjausyksikön sijoittaminen kompressorin ja jäähdytys-/lämmityspiirin väliin on tehokas tapa vähentää sähkökustannuksia.
Lisäksi monissa uusissa ilmakompressoreissa on esiasennettu energian talteenotto. Termodynamiikan avulla energian talteenotolle on monia mahdollisuuksia. Koska sähkö muodostaa 99 % CO2-päästöistä ja yli 80 % kompressorin elinkaarikustannuksista, on tärkeää ottaa tämä artikkeli huomioon.
Tutustu tehokkaiden kompressorien valikoimaamme
Yllä olevien tietojen perusteella toivomme, että tunnet olosi varmaksi oikean öljyttömän tai öljyruiskutetun paineilmakompressorin valinnasta. Kaikki pyörivät ruuvimallimme ovat edistyksellisimpiä ja niissä on energiaa säästäviä ominaisuuksia.
Jos tarvitset lisätietoja ilmakompressoreistamme, ota yhteyttä. Autamme sinua mielellämme.
Aiheeseen liittyvät artikkelit
Kaasujen tilan muutokset
18 helmikuuta, 2022
Paineilman toiminnan ymmärtämiseksi fysiikan perusteet voivat viedä pitkälle. Lue lisää termodynamiikasta ja sen merkityksestä ilmakompressorien toiminnan ymmärtämisessä.
Kaasun virtaus putkien läpi ja kuristus
4 elokuuta, 2022
Paineilman toiminnan ymmärtämiseksi fysiikan perusteet voivat viedä pitkälle. Lue lisää termodynamiikasta ja sen merkityksestä ilmakompressorien toiminnan ymmärtämisessä.