多级压缩机的原理及优点

01 多级压缩机的原理

单级压缩机所能提高的压力范围十分有限，对于要求气体工作压力更高的场合，采用单级压缩不仅不经济，有时甚至是不可能实现的，所以必须采用多级压缩期货原理。多级压缩是将气体的总压力分成若干级，按先后级次把气体逐级进行压缩，并在级与级间将气体进行冷却。图2（a）是一台三级压缩机工作示意图。其理论循环由三个连续压缩的单级理论循环组成，为便于分析比较，假设循环中各级吸气和排气无阻力损失，且各级压缩按绝热过程（或多变指数相同的过程）进行；每级气体排出经冷却后的温度与第一级的吸气温度相同（即完全冷却）；不计泄漏以及余隙容积的影响。这样，该理论循环的p-V图如图2（b）所示。

图2 多级压缩工作示意图

02 多级压缩机的优点

1）节省压缩气体的指示功

图2（b）是图2（a）所示压缩机的理论循环示意图期货原理。图上1-2线是绝热压缩线，1-2"是等温压缩线。气体经Ⅰ级压缩后（1-a线），再经等压冷却（a-a'线），使a'点温度等于I级入口温度，a'点落在等温线上。以后各级经绝热压缩、中间冷却后均落在等温线上。所以有中间冷却的分级压缩，其功耗面积为1-a-a'-b-b'-2'-3- 4-1，而在相同吸气和排气压力下单级压缩，其功耗面积为1-2-3-4-1。两者相比，多级压缩的功耗较单级压缩小了图2（b）中阴影部分。级数越多，且中间冷却后气温越接近Ⅰ级入口温度时，压缩过程越接近等温压缩，也就越省功。

2）提高气缸容积利用率

若每级压力比较小，余隙内残留气体膨胀后所占的气缸容积就小，可提高气缸容积利用率期货原理。

3）降低排气温度

各级压力比小，又有中间冷却，排气温度能满足各种限制要求期货原理。

4）降低活塞上的最大气体力（即活塞力）

当总压力比相同时，采用多级压缩的最大气体力比单级压缩小，使压缩机各列所受到的荷载减小，因此运动机构可做得更轻巧、机械效率更高期货原理。