Компресс — сжатие газов и данных¶

Компресс (от лат. compressio — сжатие) — процесс сжатия вещества, газа, пара или данных с целью уменьшения их объёма, повышения давления или экономии пространства/канала передачи. Термин применяется в нескольких отраслях: теплотехнике, холодильной технике, газовой промышленности, компьютерных технологиях и медицине.

¶Компресс в теплотехнике и холодильной технике

В теплотехнике под компрессом понимают сжатие рабочего тела (обычно пара или газа) компрессором с целью повышения его давления и температуры. Компресс является одним из основных процессов в циклах тепловых двигателей и холодильных машин.

В парокомпрессионном холодильном цикле компрессор сжимает низкокипящий хладагент (например, фреон), повышая его давление и температуру. Далее нагретый хладагент проходит через конденсатор, где отдаёт тепло окружающей среде и переходит в жидкое состояние. После дросселирования и испарения цикл повторяется. Так работают бытовые холодильники, кондиционеры и промышленные холодильные установки.

По типу конструкции компрессоры делятся на:

• Поршневые — сжатие осуществляется поршнем в цилиндре; применяются в малых холодильных установках и газовых компрессорах.
• Винтовые — сжатие происходит между двумя вращающимися винтовыми роторами; распространены в средних и крупных системах.
• Центробежные — сжатие за счёт центробежной силы вращающегося рабочего колеса; используются для больших объёмов газа при невысоких степенях сжатия.
• Спиральные (роторные) — компактные устройства, применяемые в кондиционерах и небольших холодильных системах.
• Мембранные — герметичные компрессоры, используемые там, требуется полное исключение утечек рабочего тела.

Степень компрессии — отношение давления после сжатия к давлению до него — является ключевой характеристикой компрессора. Теоретический процесс сжатия при неизменной энтропии называется адиабатическим, а при неизменной температуре — изотермическим; реальный процесс лежит между этими пределами.

¶Компресс в газовой промышленности

В газовой отрасли компрессорные станции обеспечивают транспортировку природного газа по магистральным трубопроводам. Газ сжимается до давления 7,5—12 МПа и подаётся в трубопровод; на протяжении трассы устанавливаются промежуточные компрессорные станции для поддержания давления. В России крупнейшие компрессорные станции работают на газотурбинных и электроприводных агрегатах, в том числе на объектах газовых компаний «Газпром» и «Новатэк».

¶Компресс в компьютерных технологиях

В информатике компресс (сжатие данных) — процесс кодирования информации в форме, требующей меньшего объёма хранилища или пропускной способности канала связи. Сжатие бывает:

• Без потерь — исходные данные восстанавливаются полностью; примеры форматов — ZIP, GZIP, PNG, FLAC, LZ4, Zstandard.
• С потерями — допускается необратимое изменение данных ради более высокой степени сжатия; применяется для изображений (JPEG), аудио (MP3, AAC) и видео (H.264, H.265, AV1).

Основные алгоритмы сжатия без потерь используют словарные методы (LZ77, LZ78, LZW), энтропийное кодирование (Хаффмана, арифметическое) и преобразования (Burrows—Wheeler, BWT). Степень сжатия оценивается отношением размера исходных данных к размеру сжатых.

Сжатие данных применяется повсеместно: при передаче файлов по сети (HTTP-сжатие gzip/br), в архиваторах, системах резервного копирования, базах данных, стриминговом видео и аудио, а также в форматах файлов документации (PDF, DOCX — внутреннее сжатие контейнера).

¶Компресс в медицине

В медицинском контексте компресс — это давящая повязка, накладываемая на ткани для уменьшения отёка, остановки кровотечения или ограничения подвижности. Компрессионные изделия (чулки, бинты) применяются для профилактики и лечения венозной недостаточности и тромбозов. В реаниматологии существует метод компрессии грудной клетки — компрессия грудной клетки при сердечно-лёгочной реанимации.

¶Компресс в других областях

• Механика и материаловедение — испытание материалов на сжатие (компрессионные испытания) для определения прочности и деформативных свойств.
• Строительство — уплотнение (компрессия) грунта и бетонной смеси для повышения плотности и прочности конструкций.
• Печатное дело — компресс шрифта, изменение горизонтальных пропорций знаков для подгонки текста в строке.

¶См. также

• Компрессор
• Адиабатический процесс
• Сжатие данных
• Холодильный цикл

¶Источники

• Брусиловский А. И. «Теория холодильных машин и тепловых насосов».
• Савельев И. Б. «Курс общей физики», раздел термодинамики.
• Седов Л. И. «Механика сплошной среды».
• RFC 1951, RFC 1950 — стандарты сжатия DEFLATE.
• ГОСТ 34347-2017 — Сосуды и аппараты сварные. Требования к прочности.