在瞭解不同類型的壓縮機及壓縮方式之前，我們首先要介紹氣體壓縮的兩種基本原理。之後，我們將針對這兩種方式進行比較，並探討這些類別中的不同壓縮機類型。
壓縮空氣 (或氣體) 有兩種基本原理，分別為正排量壓縮和動態壓縮。這些原理奠基於如何壓縮及排出空氣的理論。
在正排量壓縮中，空氣會吸入一個或多個壓縮室，然後與進氣口隔離。隨著每個壓縮室的體積逐漸減少，會在內部壓縮空氣。當壓力達到設計的內建壓力比時，會打開通道或閥門。空氣便會因壓縮室體積持續減少而排放到出口系統。
在動態壓縮中，空氣會吸入快速旋轉的壓縮葉輪上的葉片之間，並加速到極高的速度。然後，氣體通過擴散器排出，並在此過程中將動能轉換為靜壓。
無論系統壓力如何，正排量壓縮機都能提供穩定的氣流。透過捕捉固定體積的空氣並以機械方式壓縮 (例如活塞或迴轉式)，來實現壓縮氣體過程。
這類壓縮機即使在較低轉速下仍能提供較高的壓縮比，適用於較小型、穩定的應用環境，例如製造業和汽車工業。其簡單的設計確保了可靠性和易於維護性。
動態壓縮機使用高速旋轉葉片來壓縮大量空氣。
其流率和壓力會根據運行速度變化，因此適用於如發電、HVAC 等大量應用環境。其複雜的設計使其能夠適應變化的流率並實現有效的高速運行。
腳踏車打氣筒是最簡單的正排量壓縮範例。空氣被吸入氣缸，然後透過活塞壓縮。活塞式空壓機也是基於相同的運作原理。它使用活塞來壓縮空氣，活塞的前後運動由連接桿和旋轉曲軸驅動。
如果只有活塞一側用於壓縮，則稱為單動式壓縮機。如果活塞的頂部和底部兩側都參與壓縮，則為雙動式壓縮機。壓縮比指的是進氣和排氣側的絕對壓力之間的關係。
例如，假設一台機器在大氣壓力 (1 bar(a)) 下吸入空氣，並將其壓縮至 7 bar 過壓，則其壓力比為：(7 + 1)/1 = 8。
在下方的兩個圖表中，您將分別看到理論壓縮機的壓力-體積關係圖，以及實際活塞式空壓機的示意圖。
行程容積是活塞在吸氣階段所經過的氣缸容積。間隙容積則是進排氣閥門下方、活塞上方的空間，必須在活塞的上止點保留該容積，以滿足機械設計需求。
行程容積與吸氣容積之間的差異，是由於在吸氣開始之前，殘留於間隙容積內的空氣膨脹所造成的。此外，壓縮機 (例如活塞式空壓機) 的實際設計，會導致理論 p/V 圖與實際圖有所不同。
閥門無法完全密封，活塞裙部與氣缸壁之間始終存在一定程度的洩漏。此外，閥門無法瞬間完全開啟或關閉。這會導致氣體流經管道時出現壓降。由於這種設計，氣體進入氣缸時還會進行加熱。
在動態壓縮機中，壓力的增加發生在氣體流動的過程中。流動氣體透過葉輪上的旋轉葉片加速到極高的速度。氣體速度在擴散器內膨脹的情況下會被迫減速，隨後轉化為靜壓。
根據氣流的主要方向，這類壓縮機可分為徑向壓縮機和軸向壓縮機。相比正排量空壓機，動態壓縮機的運作壓力變化較小，但流率變化較大。
每個葉輪轉速都有流率的上限與下限。上限指的是當氣流速度達到音速時。下限指的是當反壓力超過壓縮機的壓力累積時，壓縮機內部發生回流的情況。如此會導致出現脈動、噪音，甚至造成機械損壞的風險。
若要進一步瞭解動態壓縮機的調節方式及如何最佳化其效能，請閱讀本指南，瞭解動態壓縮機的調節方式。
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