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空分知识 17--空气在等温压缩后能量发生怎样变化,为什么?

  空气在压缩过程中,是靠消耗电能来提高空气压力的。同时,气体的温度也会升高。随着气体温度升高,气体体积要膨胀,压缩更困难,要压缩到同样的压力需要消耗更多的能量。因此,为了减少压缩机的耗能量,在压缩过程中应尽可能充分地进行冷却,一般设置有中间冷却器和气缸冷却水套,用冷却水进行冷却。在较理想的情况下,空气压缩后温度不升高,与压缩前的温度相等,称为“等温压缩”。
在等温压缩时,由于温度不变,气体分子运动的动能没有变化。而压力升高后的质量比体积缩小,分子之间的距离缩小,分子相互作用的位能减小。所以,空气等温压缩后内部的能量反而是减少的。从空气的热力性质图可查到,在同样温度下的空气比焓随压力升高而减小。
为什么空气在压缩时消耗了大量的电能,空气压力提高,空气的能量反而减小了呢?这是否违反能量守恒定律呢?实际上,空气在压缩过程中,除了从外界得到能量,对空气做功外,还向冷却水放出了大量的热,被冷却水带走。根据能量平衡,如果能量的支出大于收入,则只能靠减少内部积余来弥补。空气在等温压缩时就是属于这种情况,放给冷却水的热大于压缩机消耗的功。
 
 


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