多級壓縮機的原理及優點

01

多級壓縮機的原理

單級壓縮機所能提高的壓力範圍十分有限，對於要求氣體工作壓力更高的場合，採用單級壓縮不僅不經濟，有時甚至是不可能實現的，所以必須採用多級壓縮。

多級壓縮是將氣體的總壓力分成若干級，按先後級次把氣體逐級進行壓縮，並在級與級間將氣體進行冷卻。

圖2（a）是一臺三級壓縮機工作示意圖。其理論迴圈由三個連續壓縮的單級理論迴圈組成，為便於分析比較，假設迴圈中各級吸氣和排氣無阻力損失，且各級壓縮按絕熱過程（或多變指數相同的過程）進行；每級氣體排出經冷卻後的溫度與第一級的吸氣溫度相同（即完全冷卻）；不計洩漏以及餘隙容積的影響。這樣，該理論迴圈的p-V圖如圖2（b）所示。

圖2 多級壓縮工作示意圖

02

多級壓縮機的優點

1）節省壓縮氣體的指示功

圖2（b）是圖2（a）所示壓縮機的理論迴圈示意圖。圖上1-2線是絕熱壓縮線，1-2“是等溫壓縮線。氣體經Ⅰ級壓縮後（1-a線），再經等壓冷卻（a-a‘線），使a’點溫度等於I級入口溫度，a‘點落在等溫線上。以後各級經絕熱壓縮、中間冷卻後均落在等溫線上。所以有中間冷卻的分級壓縮，其功耗面積為1-a-a’-b-b‘-2’-3- 4-1，而在相同吸氣和排氣壓力下單級壓縮，其功耗面積為1-2-3-4-1。兩者相比，多級壓縮的功耗較單級壓縮小了圖2（b）中陰影部分。級數越多，且中間冷卻後氣溫越接近Ⅰ級入口溫度時，壓縮過程越接近等溫壓縮，也就越省功。

2）提高氣缸容積利用率

若每級壓力比較小，餘隙內殘留氣體膨脹後所佔的氣缸容積就小，可提高氣缸容積利用率。

3）降低排氣溫度

各級壓力比小，又有中間冷卻，排氣溫度能滿足各種限制要求。

4）降低活塞上的最大氣體力（即活塞力）

當總壓力比相同時，採用多級壓縮的最大氣體力比單級壓縮小，使壓縮機各列所受到的荷載減小，因此運動機構可做得更輕巧、機械效率更高。