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压缩是指将低压力的媒介转换成比进口压力高的一个过程。
一般来说，气体的压缩有等温、绝热和多变3种过程。
等温压缩过程：在压缩气体的过程中，气体的温度保持不变。
绝热压缩过程：在压缩气体的过程中，与外界没有丝毫的热交换，既不向外界散热，也不向外界吸热。
*以上两种压缩过程都是理想状态下的压缩过程。
多变压缩过程：在压缩气体的过程中，既不完全等温，也不完全绝热。在实际应用中，通常都是采用这种压缩过程。
空气压缩机的压缩介质主要是空气。空气可压缩、清晰透明并且输送方便（不凝结）、无害性、取之不尽。
此外，标准的空气压缩机通常也能压缩一些对环境很难起化学作用的气体，如氮气和二氧化碳。
*在化工行业习惯将干氮和二氧化碳视为惰性气体，标准的空气压缩机也可用于压缩这些“惰性气体”。在这里，关于干氮和二氧化碳在学术上是否属于惰性气体，我们不必较真，暂且将其称作“惰性气体”。
压缩比是指压缩机排气和进气的绝对压力之比，俗称“压比”。
例： 某排气压力为0.8MPa的空气压缩机，其压缩比是多少呢？
首先，分别求出进气和排气的压力（绝对压力，简称绝压）是多少。
进气压力：如果进气是直接吸入大气，那么进气就是大气压。查当地的大气压是多少，进气压力（绝压）就是多少。
排气压力：排气的表显压力（表压）与当地的大气压相加之和就是排气压力。
如：当地的大气压是0.1MPa（算比值时，各量单位统一就可）。则：
就空气压缩机的设计和制造来，压缩比是一个非常重要的值，对压缩机的功耗、密封、效率等影响巨大。
如果是多级压缩，将涉及各级之间压比的分配，多级或者多段压缩就是在效率、工艺、材料、成本等各个方面平衡妥协的产物。
按压缩次数，压缩机可分为单级压缩机、两级压缩机和多级压缩机。
单级压缩机：气体仅通过一次工作腔或叶轮压缩。
两级压缩机：气体顺次通过两次工作腔或叶轮压缩。
多级压缩机：气体顺次通过多次工作腔或叶轮压缩，相应通过几次便是几级压缩机。
在容积式压缩机中（如往复式、螺杆式），气体每次经过工作腔压缩后，便进入冷却器中进行一次冷却。而在动力式压缩机中，气体有时经过多级压缩后才进入冷却器进行冷却，并把每进行一次冷却的数个压缩级合称为一个“段”。
在日本，容积式压缩机的级称为“段”，我国个别地区，个别文献受此影响，也把“级”称为“段”。
小贴士
在社会上有对螺杆两级压缩的“级”说法正确与否的讨论，认为只有经过传统意义上的冷却器才能称为“级”，而双螺杆两级压缩机的两个压缩过程之间没有经过传统意义上的冷却器，因此不能称为两“级”压缩机。甚至提出应称为“段”，这与“段”的定义相去甚远。
从以上“级”与“段”的定义可以发现，“级”的判断标准是气体经过一次工作腔或叶轮的压缩，而非气体必须进入冷却器（之所以觉得级间必有冷却器，只是因为在往复活塞压缩机中，这是普遍的结构）。而从工程热力学来分析，采用两级或多级压缩的最大初衷是尽量使压缩过程趋同于“等温圧缩”，提高压缩机的容积效率。从这一角度来讲，是否两级或多级压缩并不取决于形式上是否进入了一次传统意义上的冷却器。采用任何的级间冷却方式，或者纯粹只是为了某些原因需要单纯地降低单级压比而采用的多级压缩仍然符合“级”的最初含义。
另外，从我国发布的与压缩相关的标准、政策文件，以及国内科研院所等公开发表的论文来看，螺杆空气压缩机两级压缩的名称是确定的。也就是说，两级螺杆空气压缩机级间压缩的“喷雾”冷却方式是被大家广泛认可的。
1.压力的定义与单位
人们通常所说的“压力”就是指压强。压强是气体分子热运动对容器壁面上的作用力，定义1m 2 面积上作用1N力为1Pa，即1Pa=1N/㎡。Pa为基本单位，当压力数值大时，可用kPa（1kPa=10 3 Pa）与MPa（1MPa=10 6 Pa）表示。
2.大气压
大气层对地球表面的压力称为大气压力。把温度为0℃、纬度为45°的海平面上的气压规定为1标准大气压。其在水银气压表上的数值为760mm水银柱高（相当于101.325kPa）。大气压的大小与海拔高度、大气温度、大气密度等有关，一般随海拔高度的增加成指数级递减。
大气压简便算法：每升高12m，大气压减少133Pa。例如，海拔2000m，则当地大气压为：
P 大气压 =101325-2000×133/12=79158Pa=79.158kPa
小贴士
大气压对空气压缩机的性能影响很大，大气压的变化直接影响排气量的多少，这点要注意。可以这样理解：大气压实际是单位面积的从地面到大气层顶的空气柱的质量。可见，如果是高原地区的话，空气柱自然短一些，空气的密度也小一些，大气压也就低一些。空气压缩机一般都是直接吸入大气，如果在高原地区，相对于海平面附近的平原地区来说，因为空气的密度小了，吸入的空气也就少一些，排出的气量自然也会变少。
海拔高度对空气压缩机的影响：
（1）海拔越高，空气越稀薄，大气压越低，压缩比增高；
（2）海拔越高，冷却效果越差（风冷），可造成电机温升过高；
（3）海拔越高，同等转速下，压缩机的容积流量越少。
* 关于海拔，因为地球本身并非真圆，平均海拔高度指的是各地多个测绘点的平均值，仅供总体参考。关于大气压，除了海拔高度因素外，还与温度、湿度有关，所以冬季干燥季节大气压较高，夏季雨天的大气压较低。当然，这些因素对大气压的影响并不大，在3%以内 。
3.绝对压力、表压力、真空度
绝对压力，是物体所承受的实际压力，以绝对真空为零点算起的压力值。
表压力，也称相对压力，以大气压力为零点测得的压力，即压力表所指示的压力。它是绝对压力抵消当地大气压力后所余的压力，所以表压力等于绝对压力与该处大气压力之差。
真空度，指当绝对压力小于大气压力时，表压力为负值（即负压力），此负压力值的绝对值即称为真空度。
绝对压力、大气压、表压力、真空度的关系见图2-2。
图2-2 绝对压力、大气压、表压力、真空度的关系
小贴士
绝对压力为零时称为绝对真空（实际上宇宙中并不存在绝对真空）。当绝对压力等于大气压时，表压力为零，也可以说真空度为零。在日常工程中所说的“正压”和“负压”均是指表压力，通常测量“负压”的压力表称为“真空计或真空表”。
4.行业常用压力单位
空气压缩机行业俗称的压力是指“压强”，在整个工程领域几乎都把压强叫作压力。
国际单位：Pa（帕斯卡，简称“帕”）
1MPa（兆帕）=1000kPa（千帕）=10bar（巴）
1atm（标准大气压）=0.101325MPa（兆帕）=1.01325bar（巴）=760mmHg（毫米汞柱）≈10.33mH2O（米水柱）
1kgf/cm 2 （公斤力/平方厘米）≈0.98bar（巴）
1MPa（兆帕）≈145psi *
*psi（Pounds per square inch的缩写），意指磅力/平方英寸（lbf/in 2 ），常用在欧美等英语区国家的产品参数上。
*kgf/cm 2 ，作为压力单位一直沿用到20世纪80年代初，随着改革开放该单位制被废止，由 bar（巴）替代，但在压缩机行业内口语常称作“公斤”。
小贴士
简单形象地解释一下记得更牢，不严格地说：1cm 2 面积上放1kg，大概一个指甲盖面积上放1kg的东西，就是1公斤压力。动力用压缩空气通常为8bar，也就是俗称的8公斤，相当于指甲盖上压着8kg物体，这个力量对人体是很危险的。因此，要规范使用压缩空气，以免造成事故。
5.排气压力
排气压力是指最终排出压缩机的气体压力，又叫工作压力。通常，它在压缩机设备靠近排气口的位置测得，单位是MPa。
在某些场合，排气压力称作“背压力”。
在多级压缩机中，每一级工作腔排出气体的压力称为该级排气压力或级间压力。
压缩机铭牌上所标注的排气压力即为额定排气压力，一般为允许的最大排气压力，允许在该压力及以下的任意压力长期运行。除非得到制造商的同意或有科学的计算依据，否则不得超过该压力值运行。
*一些小修造厂强行改造空气压缩机，以提高空气压缩机的排气压力，此举风险性很高，很容易酿成事故。
压缩机的排气压力是由排气管网决定的，管网中的气体压力仅取决于压缩机在该压力下排入管网的气量与用户所消耗的气量是否平衡。
压力变化是气量供求变化的反映，压力变化是现象，气量变化是本质。
（1）若两者平衡，则压力稳定。
（2）若两者不平衡，则压力改变：
① 当排入量大于消耗量时，管网压力上升，并在达到新的平衡后，在此压力下稳定；
② 当排入量小于消耗量时，管网压力下降，并在达到新的平衡后，在此压力下稳定。
因此，压缩机的排气压力可控制排入量或消耗量来维持某个排气压力，该压力必然小于等于额定排气压力。
小贴士
空气压缩机的排气压力可以简单地理解为一种“能力”。它表示该空气压缩机排出的气体最高能达到多高的压力，再高的话，要么机器有限制，要么压缩机设备的功率不足。在实际应用中，经常有用户疑惑机器的排气压力达不到。这种情况大多数是排气量不足造成的，即消耗量大于空气压缩机的产气量。
1.工作腔
工作腔是指容积式压缩机直接用来压缩气体的腔室。如活塞空气压缩机的气缸就是工作腔。
2.工作容积
工作容积是指工作腔中实际用来处理气体的那部分容积。比如，活塞空气压缩机的活塞在气缸内扫过的那部分气缸容积就是工作容积。
3.余隙容积
在排气过程结束后仍残留有高压气体的那部分空间，称为余隙容积。余隙容积也称为有害容积（相对于对工作腔的利用程度而言），许多场合其值越小越好。
1.容积流量
容积流量指在所要求的排气压力下，压缩机单位时间内排出的气体容积，折算到进口状态的容积值。俗称“排气量”“气量”等。
特别注意
这里很容易误解，尤其“排气量”这个俗称，很容易让人误认为是空气压缩机单位时间内排出的气体的体积。实际上，这里指的是空气压缩机单位时间内吸入的空气流量（排除压缩过程中的泄露），折算到一定的气体状态计算得出的值。
拓展阅读
“排量”一词常见于发动机，压缩机（容积式）的排量指的是压缩机一个工作行程所形成的总工作容积的大小，单位为cm 3 或m 3 。对一定的压缩机而言，排量是一个定值，它真正反映了压缩机的大小，故有的压缩机，尤其是微型制冷和空调用压缩机，大多用排量来表示其容量的大小。
2.机组容积流量
在空气压缩机机组标准排气位置的实际空气容积流量，换算到标准吸气位置的全温度、全压力及组分的状态。
机组容积流量是空气压缩机3个主要选型参数（功率、流量、压力）之一，也是计算机组比功率的两个值之一（另外一个是机组功率）。
3.空气压缩机机组容积流量的表示方法
（1）规定工况 国家标准GB 19153—2019给出的规定工况为：吸气压力为0.1MPa（绝压），吸气温度为20℃，吸气相对湿度为0%。
在计算容积流量时，折算到这种工况下，单位可以为m 3 /min、L/min、m 3 /h、m 3 /s及L/s。
（2）标准工况ISO（Internation Organization for Standardization）组织、国外一些工业国家部分采用，我国也有一些工程采用标准工况：吸气压力为0.101325MPa，吸气温度为0℃，吸气相对湿度为0%。
在计算容积流量时，折算到这种工况下，单位为Nm 3 /min。
（3）自由出气量（Free Air Delivery，FAD）指经过压缩机压缩后的空气体积，折算到现场入气口处大气状态下（现场的吸气温度、吸气压力、吸气相对湿度）表示法。单位为m 3 /min。
*在工程计算过程中，通常将m 3 /min与Nm 3 /min视为等量计算。
观点讨论
国标GB/T 4975—2018《容积式压缩机术语 总则》对压缩机的容积流量进行了定义：
① 压缩机实际容积流量：在压缩机标准排气位置实际测得的气体容积流量，换算到标准吸气位置的全温度、全压力及组分（如湿度）状态时的值。
② 压缩机标准容积流量：在压缩机标准排气位置实际测得的气体容积流量，换算到标准状态（温度、压力和组分）时的值。
定义①中换算到标准吸气位置状态时的值可以认为即FAD，定义②中的“标准状态”应认为是国家标准给出的规定工况值。
4.海拔高度对容积流量的影响
容积流量会随进气压力、进气温度、排气压力、冷却条件（水温、水量，或风温、风量）等因素的变化而变化。压缩机铭牌上所标注的容积流量，是指在特定的进气、排气及冷却条件下所测得的流量。
在2.2.5节中已经阐述了大气压力对容积流量的严重影响：随海拔高度增加（进气压力减小），容积流量和功耗都会改变。一台位于海平面高度的压缩机工作时的压比为8，将其移至海拔3000m高度处，工作时的压比将提高到11～12，容积效率也会相应降低。风动工具或气力机械在选择压缩机时，为了达到与海平面高度处相同的性能，要求根据不同的海拔高度选择合适的容积流量和压缩比的压缩机。
功率是指物体在单位时间内所做的功的多少，即功率是描述做功快慢的物理量，单位是W（瓦特）。行业常用的功率单位有W（瓦特）、kW（千瓦）。此外，还有HP（英制马力，俗称“匹”，通常用于电机）、PS（米制马力，或称公制马力，通常用于内燃机行业）。
单位换算：1HP=0.75kW，1PS=0.735kW。
拓展阅读
英制与米制的不同，是因为对马力的定义不一样。
英制马力——英国物理学家詹姆斯·瓦特为了测定新制造出来的蒸汽机的功率，他把马力定义为在1分钟内把1000磅的重物升高33英尺所做的功，即33000磅尺力/分，“HP”是Horse Power的缩写。
米制马力——定义为在1秒内将75kg的重物提升1米的高度所做的功。“PS”是德语Pferde Starke的缩写。
注意，以上两种均不是功率的国际单位制（国际单位制和我国的法定计量单位只有W），空气压缩机行业一般仅在口头或少数文件中采用“英制马力”。
在实际工程中，一般空气压缩机铭牌上所标示的“功率”通常是其驱动电动机的额定功率。
1.机组功率
机组功率是指空气压缩机机组完成压缩空气输出所需总的输入功率。这是计算空气压缩机的机组比功率的两个值之一，另外一个是机组容积流量。
2.理论功率
在一台没有损失的压缩机中，按所选定的基准过程，将气体从给定的吸气压力压缩到给定的排气压力，理论上所需要消耗的功率。
3.指示功率
工作腔内直接用于压送气体所消耗的功，由指示器记录的压力-容积图上所对应的功率。
4.内功率
指示功率与因热传递和泄漏而损失的功率之和。
5.轴功率
轴功率指压缩机驱动轴所需要的功率。它等于内功率加上机械损失功率，但不包括外传动（如齿轮或皮带传动）损失的功率。
除了部分变转速压缩机和变容压缩机外，容积流量、排气压力、功率这3个参数是在设备制造厂经过工程师们的设计、试验并定型的。三者均属于空气压缩机最重要的选型参数，它代表的是该设备在允许工况下正常运行所能达到的技术性能。
对照各个企业的量产空气压缩机的选型参数表就会发现，中型、小型、微型空气压缩机绝大部分都是按照功率来分档划分机型的（大型压缩机往往涉及满足项目需求的定制化生产，因此对流量和压力的要求都放在首位）。
按功率来划分机型最为便利，这是因为中型、小型、微型压缩机的驱动原动机基本都采用电动机（少部分采用柴油机），电动机的功率分档（型谱）是有国家标准的，依此来划分空气压缩机的规格非常便利，也方便比较不同产品的性能优劣。
在确定了功率分档后，排气压力也可以人为设定分档（例如，容积式的一般用空气压缩机的排气压力常用分档：0.2MPa、0.25MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.7MPa、0.8MPa、1.0MPa、1.25MPa。其中 0.7MPa、0.8MPa 最为普遍），于是可以衍生各种不同规格的机型。
当你观察各厂商的选型参数表时，你会发现：
（1）当排气功率相同时，排气压力越大，容积流量越小；
（2）当排气压力相同时，功率越大，容积流量越大；
（3）当容积流量相同时，排气压力越大，功率越大。
三者与转速（这里的转速指的是压缩机主机的转速，不是驱动原动机的转速，排除增/减速机构）的关系如下：
（1）当功率相同时，排气压力越大，转速越低，容积流量越小；
（2）当压力相同时，转速越高，容积流量越大，所需功率越大。
因此，对于容积式空气压缩机来讲，单纯地改造空气压缩机的转速以达到更高的容积流量和更高的压力是不可行的，二者只能取其一：降低转速、增大排气压力，则容积流量减小；提高转速、增大容积流量，则排气压力必须减小。
小贴士
空气压缩机的排气压力、排气量和功率三者之间的关系，我们可以用汽车来打个比方，一台汽车的发动机的最大功率和一台空气压缩机的电机功率一样都是确定的，汽车的扭矩和速度的关系就相当于空气压缩机的排气压力和排气量的关系。当汽车在平路上行驶时，速度越快，扭矩越小。当汽车爬坡时，需要增大扭矩（有劲），此时汽车的速度必然降低。完成扭矩和速度变换的是变速箱，低档位对应大扭矩、低速，高档位对应小扭矩、高速。但对空气压缩机来讲，由于没有变速箱，不能实现扭矩的自由调节，因此只能在一个功率下分成很多种压力的机型。相同功率下，高压力机型则排气量小，低压力机型则排气量大。
1.温度
温度是表示物体冷热程度的物理量，是物质分子热运动的统计平均值。
（1）热力学温度 以物质分子完全停止运动时（绝对零度）为起点的温度，单位符号为K（开尔文）。开氏温度与摄氏温度的区别只是计算温度的起点不同，即零点不同，彼此相差一个常数273.15。即绝对零度0K=-273.15℃，冰的熔点0℃=273.15K。
（2）摄氏温度 在标准大气压下，纯净的冰水混合物的温度定义为0摄氏度，水的沸点定义为100摄氏度，中间有100等分，每等分为1摄氏度，记作“1℃”。
（3）华氏温度 在标准大气压下，冰的熔点为32℉，水的沸点为212℉，中间有180等分，每等分为1华氏度，记作“1℉”。
3种温度单位之间的换算关系为：
T （K）= t （℃）+273.15
t （℉）=32+1.8 t （℃）
t （℃）= T -273.15=[ t （℉）-32]/1.8
2.排气温度
压缩机排气温度为其末级排出气体的温度，多级压缩机的排出气体温度称为该级的排气温度。
排气温度是压缩机安全性的一个重要指标，由于被压缩气体性质的要求、工作腔中润滑油的要求及密封材料的要求等，对排气温度（包括各级排气温度）均有所限制（见表2-2），是压缩机控制系统必不可少的监测点。
表2-2 各种压缩机排气温度限制值
1.湿度
表示空气干燥程度的物理量叫湿度。
（1）绝对湿度 在标准状态下，1m 3 湿空气中含有水蒸气的质量称为湿空气的“绝对湿度”，单位是g/m 3 。绝对湿度只表明单位体积湿空气中含有多少水蒸气，而不能表示湿空气吸收水蒸气的能力，即不能表示湿空气的潮湿程度。绝对湿度也就是湿空气中水蒸气的密度。
（2）相对湿度 湿空气中实际所含的水蒸气量与同温度下最大可能含有水蒸气量的比值称为“相对湿度”。相对湿度为0～100。
（3）含湿量 湿空气中与1kg干空气并存的水蒸气的质量，单位是kg/kg（干气）。
在压缩空气净化系统中，相对湿度和含湿量是经常用到的。相对湿度更常被用来反映湿空气的吸湿能力，值越小，空气越干燥，吸水能力越强，反之空气越潮湿，吸水能力越弱。
湿空气的吸湿能力还与温度有关，湿空气的温度升高，饱和压力相应增大，如此时的水蒸气中含量不变，但相对湿度将下降，就是说湿空气的吸湿能力增加。
因此，空气压缩机机房相对较高的温度，意味着空气压缩机机房空气的绝对湿度较室外要高。
2.水蒸气分压力
湿空气是水蒸气和干空气组成的混合物，在一定体积的湿空气里水蒸气所占的分量（以质量计）通常比干空气要少得多，但它占有与干空气相同的体积，也具有相同的温度。湿空气所具有的压力是各组成气体（即干空气与水蒸气）分压力的和。湿空气中水蒸气所具有的压力，称为水蒸气分压力。
水蒸气的分压力反映了湿空气中水蒸气含量的多少，水蒸气含量越高，水蒸气分压力也越高。饱和空气中水蒸气分压力叫水蒸气饱和分压力。
3.饱和空气和未饱和空气
在一定的温度和压力下，湿空气中水蒸气的含量（即水蒸气的密度）都有一定的限度。在某一温度下所含水蒸气的量达到最大可能含量时，这时的湿空气叫饱和空气。水蒸气未达到最大可能含量时的湿空气就叫未饱和空气。
在气动压力（2MPa）范围内，可认为饱和空气中水蒸气的密度只取决于温度的高低，而与空气压力的大小无关，温度越高，饱和水蒸气的密度越大。
例如，在40℃时1m 3 空气，不论其压力是0.1MPa还是1MPa，它的饱和水蒸气密度是一样的。
4.结露、露点温度、大气露点、压力露点
（1）结露 未饱和空气在保持水蒸气分压不变（即保持绝对含水量不变）的情况下降低温度，在成为饱和空气时，湿空气中会有液态水珠凝结出来，这一现象称为结露。
结露现象是常见的。例如，夏天空气湿度很大，容易在自来水管的表面结成水珠，冬天的早晨，住户的玻璃窗上会出现水滴等。这些均是湿空气在定压下冷却而结露的结果。
（2）露点温度 未饱和空气在保持水蒸气分压不变（即保持绝对含水量不变）的情况下降低温度，使之达到饱和状态时的温度叫露点温度（一般简称露点）。温度降低至露点温度时，便有结露。
湿空气的露点不仅与温度有关，而且与湿空气中水分含量的多少有关。含水量大的露点高，含水量少的露点低。
露点温度在压缩机工程设计中是需要重点考虑的一个值，如空气压缩机机头排气出口温度过低时，油气桶内会因温度过低而造成油气混合物结露，使润滑油含水，影响润滑效果。因此。空气压缩机机头排气出口温度设计时必须保证不低于相应分压力下的露点温度。
小贴士
露点温度是衡量气体干燥程度的一个值，露点温度越低说明气体的含水量越少。它用温度值来表示很容易被人误解为是气体的实际温度，如露点温度是-20℃，则想当然地认为气体温度是-20℃，这是错误的。露点温度表达的含义通俗的理解是：露点温度是气体成为饱和状态并结露的瞬间的温度，当低于该温度时，液态水凝结出来，而当高于该露点温度时，则没有液态水凝结出来。如说明露点温度是-20℃，表示该气体在高于-20℃时是不饱和的，没有液态水凝结出来，反之则饱和有液态水凝结，并不表示该气体此时的温度为-20℃。使气体的露点温度降低有多种方法，关于气体干燥在之后的内容有详细讲解。
（3）大气露点/压力露点 大气露点也就是大气压下的露点温度（也称常压露点）。同理，压力露点指的是压力空气的露点温度。
压力露点与常压露点之间的对应关系与压缩比有关（见图2-3）。在压力露点相同的情况下，压缩比越大，所对应的常压露点越低。
总结：通常空气压缩机吸入的并不是饱和空气，其大气露点温度高于环境温度，因此不会结露凝结出水。但含有水气的空气只能容纳一定量的水分（空气分子可以被压缩而水分子不会被压缩），压缩机在压缩气体时是减小了气体的体积，就没有足够的空气来容纳所有的水分，因此多出的水分析出成为冷凝水，压缩比越大，可供容纳水气的空气体积越小，越容易析出冷凝水。这就是压力露点温度随着压力的升高而升高的原因。
重要提示
压缩空气在离开空气压缩机的后冷却器时通常是饱和空气，这意味着压缩机后端的管道或环境温度只要低于这时的压缩空气的温度，就会析出冷凝水。这些冷凝水将对使用压缩空气的设备造成危害，所以，通常在压缩空气系统中加入后处理设备（干燥净化），来去除压缩空气中的水分，已达到使用需求。
图2-3 大气露点-压力露点换算图
1.热量
热量是能量的一种形式。常用单位：J（焦耳）、kJ（千焦）、kcal（千卡或大卡）等。
单位换算：1kcal=4.18kJ，1kJ=0.24kcal。
根据热力学定律，热量能通过对流、传导、辐射等形式，从高温端向低温端自发传递。在没有外功耗情况下，热量永远不可能反向传递。
2.显热、潜热
（1）显热 物体在加热或冷却过程中，温度升高或降低而不改变其原有相态，其中吸收或者放出的热量，称为显热。通常可用温度计直接反映出来。例如，水从30℃加热到90℃所需的热量，就是显热。
（2）潜热 物体在吸收或者放出热量的过程中，其相态发生了变化（如气态到液态），但温度不发生变化，这种吸收或放出的热量叫潜热。温度计无法反映潜热，只能通过实验计算出来。
在压缩空气系统中，饱和空气在放出热量后，一部分水蒸气会相变成液态水，而此时饱和空气温度并不下降，这部分放出的热量就是潜热。
3.空气的焓值
空气的焓值指空气所含有的总热量，通常以干空气的单位质量为基准，称作比焓。
在工程上，我们可以根据一定质量的空气在处理过程中比焓的变化，来判定空气是得到热量还是失去热量。空气的比焓增加表示空气中得到热量，空气的比焓减小表示空气中失去了热量。在后面要讲解的压缩空气后处理设备中的冷冻式干燥机热负荷计算中，这是重要的一个值。
1.机组输入比功率
机组输入比功率（目前已更名为“机组比功率”，GB 19153—2019）。我们在比较容积式空气压缩机的能效优劣中，必须提到的一个词就是“比功率”。这也是国家“能效标识”制度所依据的主要标准。目前施行的是GB 19153—2019《容积式空气压缩机能效限定值及能效等级》，这部分在7.5节有专门讲解。
机组比功率：在规定工况下，空气压缩机机组功率与机组容积流量之比值。机组比功率是评价压缩相同气体，在相同排气压力下的压缩机性能的一种指标。单位是：kW/（m 3 /min）。
在一些资料中旧称“比能”“容积比能”，日常有俗称“能耗比”“能效比”。
小贴士
机组比功率相当于压缩每立方空气消耗多少功率，以此判断空气压缩机能效高低，机组比功率的值越低越好，表明能效越高。但请注意，机组比功率是在给定工况下测试出来的，并不表示一台空气压缩机在实际使用中就一定长期保持这种能效性能。
在实际工程中，尤其是在一些压缩空气系统的节能工程中，还会用到“用电单耗（气电比）”这个概念，这是衡量压缩机组长期运行的经济性的一个指标。单位为kW·h/m 3 ，指生产单位容积压缩空气所消耗的电量。一般这是通过压缩机在实际工况下运行较长时间，记录和统计压缩机的耗电量和产气量而得出的值。但请注意，用电单耗与实际应用的工况关系很大，完全相同的机器在不同使用工况下用电单耗也会差异巨大，如在不同供气压力下运行、在气量需求平稳或波动的工况下运行等，都会造成用气单耗的明显差异。
2.压缩机的效率
压缩机的效率是指示功率与轴功率之比，它主要反映压缩机内部摩擦损失的影响。常见的有等温指示效率、等温轴效率、绝热轴效率、等温绝热效率等。
如何计算这些值是压缩机研究与设计人员必须掌握的必要知识，本书所针对的读者基本不会涉及，但在日常工作中很多资料中都大量出现了这些名词，这里仅对概念做初步的介绍。
（1）容积效率 压缩机实际的容积流量与工作腔的理论容积流量之比，称为压缩机的容积效率，用符号 η v 表示。可以将其理解为容积的利用率。在一些老资料中称“排气系数”“输气系数”。一些不同类型压缩机的容积效率值参考见表2-3。
表2-3 一些不同类型压缩机的容积效率值参考
（2）等温效率 按压缩机的进气口温度，等温压缩到排气压力时的理论循环指示功或功率，与实际压缩时的轴功或轴功率之比。它可以反映压缩机中各种损失的总量，包括泄漏损失、摩擦损失、气阀损失、级间冷却不完善损失等。
（3）绝热效率 是指压缩机绝热压缩理论循环指示功或功率之和，与轴功或轴功率之比。它可以反映压缩机进、排气过程的压力损失，摩擦功耗等的影响。
3.输功效率
目前，在衡量空气压缩机机组整体效率方面，得到较为广泛应用的是“输功效率”，并应用在T/CGMA 033001—2018《压缩空气站能效分级指南》、T/CGMA 033002—2020《压缩空气站节能设计指南》等标准中，定义为机组生产出的压缩空气的有效能与机组整机输入功之比。这方面的内容在7.6节专门讲解。
空气压缩机容积流量的测定方法主要有两种：直接测量法和间接测量法。
1.直接测量法
直接测量法是指用预先标定好的测量仪器使未知物理量与作为标准的物理量直接比较，从而得出被测的未知物理量的数值。
直接测量法如充罐法、称瓶法、气柜法等，它直接测定某一时间间隔内流进、流出、流过的压缩空气量，由此再推算出空气压缩机的容积流量。
（1）充罐法测定容积流量，由于截止阀可能存在泄漏、难以准确测量储气罐内气体的温度等因素的影响，因此测量误差较大。
（2）称瓶法适用于小容积流量的高压压缩机，但也存在截止阀泄漏等引起的误差，相比节流装置的测量误差大，但比充罐法精度稍高。
（3）气柜法适用于从气柜吸气的压缩机容积流量的测量，误差也比节流装置大。
2.间接测量法
间接测量法是利用未知物理量与若干个变量相联系的关系式，先分别对各变量进行直接测量，然后将得到的数值代入该关系式中进行计算，从而得到被测的未知物理量的值。例如，使用节流装置，在同一时间内保持空气压缩机排出气体状态稳定不变的情况下，测定流过节流孔前后的有关动态参数，然后代入关系式中，通过计算求出空气压缩机容积流量。流量计就是我们日常见到最多的间接测量设备。
特别是如已被广泛使用的喷嘴和孔板测量方法，在测定时虽然要制造较多的设备和做大量的准备，但只要严格按有关技术规范的要求进行制造和使用，便可获得较准确、可靠的测定结果。GB/T 15487—2015《容积式压缩机流量测量方法》给出了下列3种测量方法。
（1）ISA 1932喷嘴加整流器测量装置 是参照ISO 1217：1986采用的测量装置。它是由1个喷嘴和1个整流器及若干圆的同径直管段组成的，如图2-4所示布置。
1—公称直径与管道对应的阀门；2—按规范规定加工的穿孔板；3—喷嘴；4—温度测量仪表；5—压力缓冲器；6—压差计；7—压力测量仪表； D —管道内径
图2-4 ISA 1932喷嘴加整流器测量装置
*整流器由两个穿孔板中间连接一个长度与管径相等的直管段构成，即图2-4中虚线框内部分。
（2）ASME喷嘴测量装置 是ASME PTC9—1970 采用的测量装置（ASME，美国机械工程师协会）。它的理论基础就是喷嘴前后产生静压差列出伯努利方程，从不可压缩流体（水柱差）推导出可压缩流体，布置如图2-5所示。
1—喷嘴；2—压差计；3—直管段；4—导板；5—隔板；6—调压阀（微调）；7—调压阀；8—储气罐；9—排液阀；10—温度计；11—安全阀；12—压力表
图2-5 ASME喷嘴测量装置
（3）圆弧文丘里喷嘴测量装置ISO 1217：1986采用的方法。原理是用圆弧文丘里喷嘴测量临界流状态下空气压缩机流量。定义的临界状态是指气流在喷嘴喉部达到音速，如图2-6所示。
1—穿孔板；2—测温点；3—取压口；4—喷嘴
图2-6 圆弧文丘里喷嘴测量装置
※普遍采用的是容积式压缩机气量测量方法——ISA 1932喷嘴加整流器测量和ASME喷嘴测量这两种方法。国内的空气压缩机制造商及检测机构大多使用这两种方法来测定空气压缩机的容积流量。
任何机械设备或大或小都有噪声，这很让人困扰。压缩机噪声主要由空气动力性噪声和机械噪声组成。空气压缩机的噪声问题比较突出，这是其固有的特点。采用不同的结构形式，以及不同的隔音降噪设计，能让空气压缩机的噪音表现大不相同。
表征噪声的基本物理量有声压、声功率和声强。
在空气压缩机领域，噪声的评价值采用dB（A）单位。目前实施的是GB/T 4980—2003《容积式压缩机噪声的测定》。以A计权的声功率级噪声测量为标准（A计权得到的结果与人耳接收的声压最接近，因此应用十分广泛）。
通过声级计直接测量的是声压级（LpA），而不是声功率级（LwA），虽然单位均为dB（A），但两个值有区别。就空气压缩机行业来说，因为要求测点距离被测设备1m，因此，声压级数值要小于声功率级的数值。
小贴士
还有一点请注意，dB（A）在这里定义为噪声源功率与基准声功率比值的对数乘10的数值，不是一个单位，而是一个数值。绝不能想当然地通过加减来比较其大小。[其实生活经验也能告诉我们，如果如此相加，一个人说话是50dB（A），3个人同时说话就是150dB（A）？但事实上150dB（A）都大于飞机起飞的噪声等级了，所以这显然是不对的]。例如，两台噪声60dB（A）的设备放在一起，噪声多少呢？绝对不是120dB（A）。而是63dB（A）。这就意味着如果某厂商标注的产品噪声为70dB（A）±3，则表示噪声范围是70dB（A）的0.5～2倍之间。