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空気圧縮機の発熱について教えてください。

仮にモーター動力15kwの空気圧縮機と仮定します。
①発熱はなぜ15kw以上発熱するのでしょうか?
②よく経験則や簡易計算式で 換気量㎥/hr=モーター動力kw×700なのでしょうか。
 15kw×700=10,500㎥/hrとなります。
 5度差換気で計算すると発熱が、17.5kwとなります。
 なぜ15kwよりも大きいのでしょうか。

A 回答 (2件)

No.1です。

①だけにしか回答していませんでしたね。

①に関するNo.1 に少し補足すると、動画では「手でシリンダーを押した仕事」による付加エネルギーが、ほぼ瞬間なので外に逃げずにシリンダー内の「内部エネルギー増加」になり(断熱)、温度が上がって綿が発火温度以上になったということです。

シリンダーをゆっくり押していくと、発熱は外に逃げるため(「断熱」ではない)、綿は発火温度までは上昇しません。

②については、単位換算である程度想像できます。
電力の単位である「ワット:W」は「仕事率」の単位で、エネルギーの単位「ジュール:J」とは
 1 W = 1 J/s (1ジュール毎秒)
の関係にあります。
従って、1時間にする仕事は、1 h = 3600 s なので
 1 Wh = 3600 J   ①
になります。

一方、「1ジュール」の仕事とは、「1 N の力で 1 m 動かす」仕事です。
空気圧縮機のする仕事 A は、ある圧力 P (Pa = N/m^2)でシリンダーの断面積 S (m^2) を L (m) 動かす仕事ですから
 A = P*S*L (J)   ②
と表せます。ここで
 S*L = V (m^3)
が大気圧での空気の体積(換気量)に相当することになります。従って
 V = A/P (m^3)   ③
が「換気量」ということになるのでしょうね。空気圧縮機の「圧縮比」が分からないと計算できませんが、圧縮比を「1.2~2倍」程度と仮定すると、大気圧に対する平均加圧は「0.1気圧 ≒ 1*10^4 Pa」となるので
 P = 1*10^4 (Pa)
として③を使って
 V = A(J)/(1*10^4)(Pa)    ④

ここで、モーター動力を W (kW) とすると、これを1時間運転したときの消費電力は ①より 1 kWh = 3.6 * 10^6 J なので
 W * 3.6 * 10^6 (J)
なので、④に代入すると、1時間運転したときの体積は
 V = W*(3.6 * 10^6) / (1*10^4) = W * 360 (m^3)

「モーター動力kw×700」ということは、加圧圧力が「0.05気圧 ≒ 5*10^3 Pa」程度ということでしょうか。「空気圧縮機」というよりは「送風機」に近いのかと思います。

参考になれば。
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消費電力による発熱以外に、断熱圧縮することによる発熱が加わります。



断熱圧縮は、気体の状態方程式
 PV = nRT
で、左辺の圧力 P を大きくすると、右辺の n, R は定数なので、温度 T が大きくなるということです。

論より証拠、こんな動画をご覧ください。急激に空気を圧縮すると、その中の綿が発火します。
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