空压机类型全解析：从容积式到动力式的深度探索

空压机，作为工业生产中不可或缺的设备，根据其工作原理和结构特点，可以分为常见的四种类型，其中容积式压缩机与动力式压缩机是空压机中最基础且应用广泛的两大类别。通过对这些类型空压机的深入了解，我们不仅能够更好地理解其工作原理，还能在实际应用中做出更合适的选择。

空压机类型之一：容积式压缩机

自行车打气筒是一个最简单的容积式压缩机，空气进入打气筒“气缸”后被移动的“ 活塞”压缩。活塞式压缩机的操作原理也是这样，活塞前进和后退的运动由连杆和旋转 的曲轴来带动。如果活塞只有一侧起压缩作用，那么这种压缩机叫做单作用压缩机。如果活塞的顶部和底部都起压缩作用，那么这种压缩机就叫做双作用压缩机。

压力比指的是进排气道处气体绝对压力之间的关系。因此，若某台机器进气压力是一个大气压（1bar（a）），然后把气体压缩到7bar， 那么这时此压缩机的压缩比就是（7+1）/1=8。 

空压机类型之二：容积式压缩机的示功图

图1:15说明压缩机理论上压力与体积之间的关系;图1:16说明了活塞式压缩机较接近现实的压缩机图。冲程容积就是汽缸活塞容积，活塞在吸气阶段在汽缸内移动。余隙容积指的是进气阀排气阀与活塞之间的体积，由于机械原因它处于活塞顶部的空间。 

冲程容积与吸入体积之间的不同之处在于留在余隙容积中的气体在吸气之前就可以开始。理论p-V图与实际p-V图之间的不同在于压缩机的实用设计，例如活塞式压缩机。气阀密封从来不完全，在活塞裙部与汽缸壁之间总存在泄漏。另外，气阀也不能实现没有延迟的完全打开与完全关闭，这就会造成气体通过输送管道时压力会下降。这种设计也会使气体进入汽缸时会被加热。

这些关系表明，等熵压缩所需要的功比等温压缩要多。

空压机类型之三：动力式压缩机

动力式压缩机，气体流动的同时压力也在增加。由于叶轮中旋转叶片的转动，气体流动加速到很高的速度。然后气体在扩散器中膨胀减速，其速度转化为静态压力。气流的主要流向决定压缩机的属性，即径向压缩机还是轴向压缩机。

与容积式压缩机相比，动力式压缩机有这么一个特性：工作压力的较小变化会引起气体流速的较大变化。请见图1:19。 每个叶轮的速度都存在一个上限流量速度和一个下限流量速度。上限指的是气体流速到达声速，下限指的是反压力大于压缩机设计压力，这时回流进入压缩机内部，这就会产生爆震、噪音和机械性损坏的危险。 

空压机类型之四：多级压缩

从理论上讲，空气或气体可以等熵压缩（按熵不变）或者等温压缩（按温度不变温）。这两种压缩过程可能只是理论上可逆循环的一部分。如果压缩气体在压缩后达到的温度时可以立即使用，等熵压缩过程就会有一定的优势。在现实中，空气或气体几乎不能压缩后就立即使用，通常是它们被使用前就冷却 到环境温度了。因此，等温压缩过程是首选，因为它需要较少的功。

一种执行等温压缩过程的常见实用方法是在压缩过程中冷却气体。若有效工作压力为 7bar，等熵压缩理论上需要的能量比等温压缩要多37%。一种降低气体热量的实用方法是把压缩过程分成几个阶段。在气体进入下一步压缩之前就冷却，直到最后的压缩。当每一步压缩的压缩比相同时，压缩过程会实现最好的效果，这样做也会增加能量的利用效率。通过增加压缩级数，整个过程就会接近等温压缩。但是，压缩的分级数量会受到经济和安装设计的限制。

另外， 离心式压缩机的压力/流量曲线与容积式压缩机的相应曲线有很大不同。离心式压缩机 具有可变流量、恒定压力的特性。相反，容积式压缩机则具有恒定流量、可变压力的特点。 容积式压缩机甚至可以在低速时达到较高的压缩比，离心压缩机则是为大流量而设计。

综上，通过对空压机类型的深入了解，我们可以发现不同的空压机类型有着各自独特的工作原理和应用场景。而在实际应用中，我们需要根据我们需要根据生产需求、工作压力、气体流量以及成本预算等因素综合考虑，选择最适合的空压机类型。同时，随着科技的进步和工业生产的发展，空压机的性能也在不断提升和完善，未来将有更多高效、节能、环保的空压机类型涌现，为工业生产提供更加有力的支持。