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壓縮機（英語：Compressor），是一種將氣體壓縮並同時提升氣體壓力的機械，其应用广泛，常见的应用领域包括：壓縮冷媒（如：冰箱、暖通空調，原理為熱泵與製冷循環）、壓縮空氣（如：空氣壓縮機）、壓縮氣體（如：壓縮氫氣）、提供壓縮氣體作為工业驱动動力，如：硅化工、石油化工、天然气输送等。
有些壓縮機是多段式的。多段式壓縮機可以視為將壓縮分為多段，並且用多個較小的壓縮機接續完成壓縮。以二段壓縮機為例，其中第一段壓縮先將氣體壓縮到一定壓力，再由第二段將氣體繼續加壓。一般來說，負責第二段的組件，在體積上會比負責第一段的壓縮機要小，第二段的功用是配合已壓縮的氣體，再加壓到所需的壓力。每一段壓縮機都會壓縮氣體，增加其壓力，若沒有額外冷卻的話，也會增加其溫度。
分類
[编辑]壓縮機和泵浦類似，兩者都是增加流體的壓力，並且讓流體可以透過管道輸送。主要的差異是壓縮機會改變流體的密度或是體積，多半只對氣體才能達到此效果。氣體可以壓縮，液體相對來說是無法壓縮的，因此很少會將壓縮機用在液體上。
主要的氣體壓縮機分類圖示如下：
容積式壓縮機
[编辑]容積式（或稱正排量式，英語：positive-displacement）壓縮機容積式壓縮機乃是將氣體導入一密閉空間中，透過壓縮原有氣體所散布的空間體積而使內部壓力上升，而將機械能轉換為壓力能。是利用機械連桿的位移，來達到壓縮氣體的效果。因為在熱力學上，因為活塞位移造成的體積增加，視為是活塞的正位移，故得其名。
往復式壓縮機
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往復式壓縮機是由曲柄軸帶動活塞來壓縮氣體，可以是固定式或是移動式的，可以是單段或是多段，可以用電動機或是內燃機驅動[1][2][3]。功率介於5至30 馬力的小壓縮機，常用在汽車內，多半是间歇性的使用。大攻率的往復式壓縮機，功率可以超過1,000 hp（750 kW），常用在大型的工業設備或是石化產業中。排氣壓力範圍很廣，可以是低壓，也可以是非常高的壓力（>18000 psi或124 MPa）。這類的應用中（例如空氣的加壓），一般認為多段雙動的壓縮機是目前可購得的壓縮機中效率最高中的，但相較於同功率的旋轉動力式壓縮機，往復式壓縮機的體積較大，價格也比較貴[4]。另外一種常用在汽車車廂空氣調節的壓縮機[來源請求]，是斜盤式（swash plate）或搖擺盤（wobble plate）的壓縮機，利用軸上裝的斜盤來進行壓縮。
家用、家庭工坊或是小型工作場所用的壓縮機多半是往復式壓縮機，功率1.5 hp（1.1 kW）或是更小，會配合貯氣筒。
線性壓縮機也是往復式壓縮機，而其活塞是由線性馬達的轉子所帶動。
這類的壓縮機可以壓縮許多種類的氣體，包括冷媒、氫體以及天然氣。因此在許多不同的產業中都可以使用，也可以設定成不同的尺寸、氣缸數，或是有氣缸卸載（cylinder unloading）功能。不過其缺點是由於其餘隙體積（clearance volume）而有的較大損失，或是排氣閥以及吸氣閥產生的阻力，重量較重，因為移動件較多造成的不易保養問題，而且往復式壓縮機在其本質上就會有振動[5]。
薄膜壓縮機
[编辑]離子液體活塞壓縮機
[编辑]離子液體活塞壓縮機也稱為離子壓縮機（ionic compressor）或是離子液體活塞泵（ionic liquid piston pump），是一種氫氣壓縮機，不過是使用离子液体活塞，而不是像薄膜壓縮機中使用的金屬活塞。
螺旋式壓縮機
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螺旋式壓縮機（Rotary screw compressors）使用二個相配合，會旋轉的正位移螺旋，強迫氣體進入較小的空間內[1][6][7]。在商業及工業上的應用多半是連續使用，可以是固定式或是行動式。其應用的功率範圍3匹馬力（2.2千瓦特）到超過1,200匹馬力（890千瓦特），壓力從低壓到相當高的壓力（>1,200 psi或8.3 MPa）。
螺旋式壓縮機的分類會依其級數、冷卻方式、驅動方式等因素來分類[8]。 目前在販售的螺旋式壓縮機可分為喷油式（Oil Flooded）、噴水式（Water Flooded）及乾式（Dry type）。壓縮機的的效率會和空氣乾燥器[需要解释]有關，空氣乾燥器的選用要選擇其體積遞送（volumetric delivery）需為壓縮機的1.5倍[9]。
目前也有使用一個螺旋[10]或是使用三個螺旋[11]的螺旋式壓縮機。
螺旋式壓縮機的可動件較少、容量較大、其振動及喘振（surging）較小，可以在不同的速度運作，一般來說效率較高。較小型的螺旋式壓縮機，或是轉速較低的螺旋式壓縮機沒有實用價格，因為壓縮孔穴之間，或是螺旋和壓縮機機殼的間隙會造成的本質漏氣[5]。需要有很精細的加工誤差，才能避免太大的漏氣損失，若非正常使用或是保養不當，很容易損壞。
旋片壓縮機
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旋片壓縮機（Rotary vane compressors）其中有一個轉子，轉子內部有數個徑向的槽，上面裝有數個葉片，轉子以偏心的方式裝在一個較大的壓縮機腔室內，腔室可能是圓形的，也可能是其他較複雜的形狀。旋片壓縮機運作時，轉子會會以其圓心為中心旋轉，葉片會在槽中滑動，後面也可能有彈簧的施力，使葉片外緣和腔室的內緣相接觸[1]。因此這些旋轉的葉片形成許多逐漸變大，之後又逐漸變小的空間。旋片壓縮機和往復式壓縮機都是相當古老的壓縮機技術。
配合適當的管路連接，這類設備可以作為壓縮機或是泵來使用。可以是固定式或是活動式，可以是單級或是多級，可以由電動機或是內燃機驅動。乾式的旋片機一般會用在大量液體的輸送，壓力較低，而微油式的旋片機其容積效率較高，可以在單級下達到壓力13 bar（1,300 kPa；190 psi）。旋片壓縮機很適合由電動機驅動，其運作會比內燃機驅動的壓縮機要安靜很多。
旋片壓縮機的機械效率可以到90%[12]。
旋轉動力式壓縮機
[编辑]旋轉動力式壓縮機則是利用葉輪的高速轉動，強制氣體高速流動以產生動能，而在通過升壓環的過程中，再透過斷面積的增加致空氣流速降低，使得氣體動能轉換為壓力能而使壓力上升。
參見
[编辑]參考資料
[编辑]- ^ 1.0 1.1 1.2 Perry, R.H.; Green, D.W. (编). Perry's Chemical Engineers' Handbook 8th. McGraw Hill. 2007. ISBN 978-0-07-142294-9.
- ^ Bloch, H.P.; Hoefner, J.J. Reciprocating Compressors, Operation and Maintenance. Gulf Professional Publishing. 1996. ISBN 0-88415-525-0.
- ^ Reciprocating Compressor Basics 互联网档案馆的存檔，存档日期2009-04-18. Adam Davis, Noria Corporation, Machinery Lubrication, July 2005
- ^ Machinery, Tools & Supplies Articles on ThomasNet. www.thomasnet.com. （原始内容存档于April 28, 2010）.
- ^ 5.0 5.1 Ref Doc. download.schneider-electric.com.
- ^ Screw Compressor 互联网档案馆的存檔，存档日期2008-01-10. Describes how screw compressors work and include photographs.
- ^ Technical Centre 互联网档案馆的存檔，存档日期2007-12-13. Discusses oil-flooded screw compressors including a complete system flow diagram
- ^ ICS. How Does a Rotary Screw Air Compressor Work?. [2017-08-16]. （原始内容存档于2017-08-17） （英语）.
- ^ Cheremisinoff, Nicholas P.; Davletshin, Anton. Hydraulic Fracturing Operations: Handbook of Environmental Management Practices. John Wiley & Sons. 2015-01-28. ISBN 9781119100003. （原始内容存档于2017-12-24） （英语）.
- ^ Single Screw Compressor. Daikin Applied UK.
- ^ Jacobs, John S., Variable Speed Tri-Rotor Screw Compression Technology, International Compressor Engineering Conference. Paper 1825., 2006
- ^ Inc, Mattei Compressors. Rotary Vane Compressors and the Vane Compressor - Compressors for stationary industrial and OEM applications - Mattei. www.matteicomp.com. （原始内容存档于May 9, 2010）.
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