コンプレッサーの 2 段が高圧の生成に適しており、1 段目が大量のガスの生成に適していることは多くの人が知っています。場合によっては、3 回以上の圧縮を実行する必要があります。なぜ段階的圧縮が必要なのでしょうか?
ガスの作動圧力を高くする必要がある場合、一段圧縮の使用は不経済であるだけでなく、場合によっては不可能であり、多段圧縮を使用しなければなりません。多段階圧縮では、ガスの吸入から開始し、数回のブーストを経て必要な作動圧力に達します。

1. 消費電力を節約する

多段圧縮では、各段の間に冷却器を配置し、一段圧縮後の圧縮ガスを等圧冷却して温度を下げ、次段のシリンダーに流入します。温度を下げて密度を高めるため、さらに圧縮しやすくなり、一度圧縮する場合に比べて消費電力を大幅に節約できます。したがって、同じ圧力下では、多段圧縮の仕事面積は単段圧縮よりも小さくなります。段数が増えるほど消費電力は増加し、等温圧縮に近づきます。
注：オイルインジェクションスクリューエアコンプレッサーのエアコンプレッサーは恒温プロセスに非常に近いです。飽和状態に達した後も圧縮を続け冷却を続けると凝縮水が析出します。凝縮水が圧縮空気とともに油空分離器（オイルタンク）内に侵入すると、冷却油が乳化して潤滑効果に影響を与えます。凝縮水が増加し続けると、油面も上昇し続け、最終的には冷却油が圧縮空気と一緒にシステムに入り、圧縮空気を汚染し、システムに重大な影響を与えます。
したがって、凝縮水の発生を防ぐためには、圧縮室内の温度を低くしすぎてはならず、凝縮温度以上にする必要があります。たとえば、排気圧力が 11 bar (A) のエアコンプレッサーの凝縮温度は 68 °C です。圧縮室内の温度が68℃より低い場合、凝縮水が析出します。このため、油噴射式スクリュー空気圧縮機の排気温度はあまり低くすることができず、凝縮水の問題により油噴射式スクリュー空気圧縮機における等温圧縮の適用が制限される。

2. ボリューム使用率の向上

製造、設置、操作の 3 つの理由により、シリンダ内のクリアランス容積は常に避けられず、クリアランス容積はシリンダの有効容積を直接減少させるだけでなく、残留高圧ガスを吸入圧力まで膨張させる必要があります。 、シリンダーは新鮮なガスの吸入を開始することができますが、これはシリンダーの有効容積をさらに減少させることと同じです。
圧力比が大きくなると、クリアランス容積内の残留ガスがより急速に膨張し、シリンダーの有効容積が小さくなるのは理解できます。極端な場合には、クリアランス容積内のガスがシリンダー内で完全に膨張した後でも、圧力は依然として吸入圧力より低くなりません。このとき、吸排気は継続できなくなり、シリンダの実効容積はゼロとなります。多段圧縮を使用すると、各段の圧縮比が非常に小さくなり、クリアランス容積内の残留ガスがわずかに膨張して吸入圧力に達し、自然にシリンダの有効容積が増加し、シリンダの利用率が向上します。シリンダーの容積。

3. 排気温度を下げる

圧縮機の排気ガスの温度は、圧縮比の増加に伴って上昇します。圧縮比が高くなるほど排気ガス温度は高くなりますが、過度に高い排気ガス温度は許されない場合が多いです。これは、オイル潤滑式のコンプレッサーでは、潤滑油の温度により粘度が低下し、摩耗が悪化するためです。温度が上がりすぎるとシリンダーやバルブ内にカーボンが堆積しやすくなり、摩耗が悪化して爆発することもあります。さまざまな理由により、排気温度は大幅に制限されるため、排気温度を下げるには多段圧縮を使用する必要があります。
注：段階的圧縮は、スクリューエアコンプレッサーの排気温度を下げることができ、同時にエアコンプレッサーの熱プロセスを可能な限り一定温度圧縮に近づけて省エネ効果を達成することもできますが、それは絶対的なものではありません。特に排気圧力13bar以下のオイルインジェクションスクリューエアコンプレッサの場合、圧縮行程中に低温の冷却油を注入するため、圧縮行程は既に定温行程に近くなり、圧縮行程は不要です。二次圧縮。このオイルインジェクション冷却をベースに段階圧縮を行うと、構造が複雑になり、製造コストが高くなり、ガスの流動抵抗や余分な消費電力も増加するため、少々ロスになります。 。また、温度が低すぎると圧縮過程で凝縮水が発生し、システム状態の悪化を招き、重大な結果をもたらします。

4. ピストンロッドに作用するガス力を低減します。

ピストン圧縮機では、圧縮比が高く単段圧縮を行うとシリンダ径が大きくなり、より大きなピストン面積に高い最終ガス圧力が作用し、ピストンにかかるガスが多くなります。多段圧縮を採用すると、ピストンに作用するガス力を大幅に低減できるため、機構の軽量化が可能となり、機械効率が向上します。
もちろん、多段階圧縮は多ければ多いほど良いというわけではありません。段数が増えると圧縮機の構造が複雑になり、サイズ、重量、コストが増加するため、ガス流路の増加、ガスバルブの圧力損失の増加や管理等が必要となるため、段数を増やすと経済性が低下する場合があります。可動部品が増えると、故障の可能性も高くなります。摩擦の増加により機械効率も低下します。