空気圧縮機 エアーコンプレッサ の発熱について

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。

No.1 回答者： yhr2 回答日時： 2018/03/13 00:24

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。

No.2 回答者： yhr2 回答日時： 2018/03/13 11:16

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。