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絕熱壓縮
鎖定
絕熱壓縮背景介紹
絕熱壓縮發生在氣壓上升時,這時氣體温度也會上升。例如,給自行車打氣時,可以感覺到氣筒温度上升,這正是因為氣體壓強上升的足夠快到可視為絕熱過程的緣故,熱量沒有逃逸,因而温度上升。柴油機在壓縮衝程時正是靠絕熱壓縮原理來給燃燒室內的混合氣體點火的。
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絕熱壓縮絕熱過程
絕熱壓縮屬於絕熱過程,絕熱過程熱力學系統始終不與外界交換熱量, 即dQ =0 的過程。根據熱力學第一定律,在絕熱過程中,系統對外所作的功等於內能的減少量。根據熱力學第二定律,在可逆的絕熱過程中,系統的熵不變。用良好絕熱材料隔絕的系統中進行的過程,或由於過程進行得太快,來不及與外界有顯著熱量交換的過程,都可近似地看作絕熱過程。例如內燃機、蒸汽機汽缸中工作物質的膨脹過程, 壓汽機汽缸中的壓縮過程,汽輪機噴管中的膨脹過程,以及氣象學中空氣團的升降過程,還有聲波在空氣中的傳播過程等,都可當作絕熱過程處理。
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絕熱過程分為可逆過程(熵增為零)和不可逆過程(熵增不為零)兩種。可逆的絕熱過程是等熵過程。等熵過程的對立面是等温過程,在等温過程中,最大限度的熱量被轉移到了外界,使得系統温度恆定如常。由於在熱力學中,温度與熵是一組共軛變量,等温過程和等熵過程也可以視為“共軛”的一對過程。
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絕熱壓縮理論解釋
絕熱壓縮其它壓縮過程
壓縮機、鼓風機等是化工生產中常用的壓氣機,它是藉助於機械能或電能,來實現氣體由低壓到高壓的狀態變化。各類壓氣機的結構和工作原理雖然不同,但從熱力學觀點來看,氣體狀態變化過程並沒有本質的不同,都是消耗外功,使氣體壓縮升壓的過程,在正常工況下都可以視為穩定流動過程。
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氣體壓縮以等温壓縮最有利,因此,應設法使壓氣機內氣體壓縮過程的指數n減小。採用水套冷卻是改進壓縮過程的有效方法,但在轉速高,氣缸尺寸大的情況下,其作用也較小。同時,為避免單級壓縮因壓縮比太高而影響容積效率,常採用多級壓縮、級間冷卻的方法。分級壓縮,級間冷卻式壓氣機的基本原理是將氣體先壓縮到某一中間壓力,然後通過一個中間冷卻器,使其等壓冷卻至壓縮前的温度,然後再進入下一級氣缸繼續被壓縮、冷卻,如此進行多次壓縮和冷卻,使氣體壓力逐漸增大,而温度不至於升得過高。這樣,整個壓縮過程趨近於等温壓縮過程。
- 參考資料
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- 1. 張學學,李桂馥,史琳.熱工基礎:高等教育出版社,2006-05-01
- 2. Adiabatic Expansion and Compression .School of Physics Sydney,Australia,Physclips[引用日期2016-12-01]