Por que há um compressor em uma máquina de ciclo de ar?

Se eu entendi sua pergunta corretamente, você não entende realmente como o ACM funciona.

A ideia de um ACM é criar um ar 'cool'. Especialmente no solo (imagine pousar em seu destino tropical de férias), isso significa que o ar deve às vezes ser mais frio do que a temperatura externa (ambiente). A segunda lei da termodinâmica (e neste caso, a lei do senso comum) afirma que você não pode simplesmente resfriar seu ar contra o ar ambiente quente, então você precisará fazer alguns truques especiais.

Nesse caso, o truque especial é a compactação. Você comprime o ar, o que o deixará bastante quente ( aumenta a temperatura ) (procure por compressão adiabática na internet). Então, este ar quente pode naturalmente ser facilmente resfriado contra o ar ambiente, o que acontece no segundo trocador de calor. De fato, quanto mais quente o ar após a compressão, mais calor é trocado no segundo trocador de calor. Isso significa que o trocador de calor pode ser menor, o que é especialmente útil, já que os trocadores de calor ar-ar são ineficientes e, portanto, relativamente grandes .

Agora, você expande seu ar novamente, o que irá resfriá-lo ( diminuir a temperatura ). No entanto, desde que você já resfriou no segundo trocador de calor, agora será mais frio do que quando encontrou originalmente o compressor! Isso faz sentido, já que você removeu a energia do ar no segundo trocador de calor. Então, dessa forma, você pode resfriar o ar ainda mais do que seria possível por um trocador de calor (procure por ciclo Brayton reverso na internet).

Então, esse sistema tem duas vantagens:

1. É possível resfriar o ar além da temperatura ambiente, para que ele funcione como 'ar condicionado' no solo ou em baixa altitude.
2. É possível resfriar o ar de sangria comprimido quente com um permutador de calor leve e relativamente pequeno para pressurizar sua cabine enquanto não cozinha seus passageiros de forma rara.

Como há um estágio de expansão, a energia do ar comprimido pode ser usada para operar um segundo compressor. Isso permite resfriar o ar pré-comprimido antes de ser alimentado ao segundo compressor, melhorando assim a eficiência geral.

Pela mesma razão, alguns motores turboalimentados usam dois estágios de turbocompressão com um intercooler entre os estágios do compressor. Ele mantém o volume de ar baixo e permite turbocompressores menores e mais eficientes.

Você também pode extrair o ar em um estágio posterior do compressor do motor, resfriá-lo e expandi-lo em um difusor, mas o compressor do motor precisa fazer mais trabalho e o resfriador precisa ser maior devido à alta temperatura e menor densidade do ar comprimido. Mas, de alguma forma, você ainda precisa liberar a energia da pressão no ar, e passá-la por uma turbina é uma maneira ideal de conseguir isso.