เครื่องอัดอากาศเป็นอุปกรณ์เชิงกลที่เพิ่มความดันของก๊าซโดยการลดปริมาตร ของก๊าซนั้น เครื่องอัดอากาศเป็นเครื่องอัดก๊าซชนิดหนึ่งโดยเฉพาะ

คอมเพรสเซอร์หลายตัวสามารถทำงานแบบเป็นขั้นได้ กล่าวคือ ก๊าซจะถูกอัดหลายครั้งเป็นขั้นๆ เพื่อเพิ่มแรงดันขาออก บ่อยครั้งที่ขั้นที่สองจะมีขนาดเล็กกว่าขั้นแรก เพื่อรองรับก๊าซที่ถูกอัดแล้วโดยไม่ลดแรงดันลง แต่ละขั้นจะอัดก๊าซต่อไปและเพิ่มแรงดันและอุณหภูมิ (หากไม่มีการระบายความร้อนระหว่างขั้น)

คอมเพรสเซอร์คล้ายกับปั๊ม คือ ทั้งสองอย่างเพิ่มความดันให้กับของเหลว (เช่น แก๊ส) และทั้งสองอย่างสามารถลำเลียงของเหลวผ่านท่อได้ ความแตกต่างหลักคือ คอมเพรสเซอร์มุ่งเน้นไปที่การเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นหรือปริมาตรของของเหลว ซึ่งส่วนใหญ่ทำได้เฉพาะกับแก๊สเท่านั้น แก๊สสามารถบีอัดได้ ในขณะที่ของเหลวบีอัดได้ยาก ดังนั้นคอมเพรสเซอร์จึงไม่ค่อยได้ใช้กับของเหลว ส่วนการทำงานหลักของปั๊มคือการเพิ่มความดันและลำเลียงของเหลว

ประเภทหลักและสำคัญของเครื่องอัดก๊าซมีดังต่อไปนี้:

คอมเพรสเซอร์แบบปริมาตรคงที่ คือระบบที่อัดอากาศโดยการเคลื่อนที่ของกลไก ทำให้ปริมาตรลดลง (เนื่องจากการลดลงของปริมาตรเนื่องจากลูกสูบในทางเทอร์โมไดนามิกส์ถือเป็นการเคลื่อนที่บวกของลูกสูบ)

กล่าวอีกนัยหนึ่ง คอมเพรสเซอร์แบบปริมาตรคงที่ (positive displacement compressor) คือคอมเพรสเซอร์ที่ทำงานโดยการดูดก๊าซปริมาตรที่แน่นอนจากทางเข้า แล้วบังคับให้ก๊าซนั้นไหลออกทางทางออกของคอมเพรสเซอร์ การเพิ่มขึ้นของความดันของก๊าซนั้นเกิดจากส่วนหนึ่งมาจากการที่คอมเพรสเซอร์สูบฉีดก๊าซด้วยอัตราการไหลของมวลที่ไม่สามารถไหลผ่านทางออกได้ที่ความดันและความหนาแน่นต่ำกว่าทางเข้า

คอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบใช้ลูกสูบที่ขับเคลื่อนด้วยเพลาข้อเหวี่ยง อาจเป็นแบบอยู่กับที่หรือแบบพกพา อาจเป็นแบบขั้นตอนเดียวหรือหลายขั้นตอน และสามารถขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าหรือเครื่องยนต์สันดาปภายในได้^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}คอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบขนาดเล็กตั้งแต่ 5 ถึง 30  แรงม้า (hp) มักพบเห็นได้ทั่วไปในงานยานยนต์และมักใช้สำหรับงานที่ไม่ต่อเนื่อง คอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบขนาดใหญ่ที่มีกำลังมากกว่า 1,000 แรงม้า (750 kW) มักพบเห็นได้ทั่วไปในงานอุตสาหกรรมขนาดใหญ่และงานปิโตรเลียมแรงดันขาออกอาจมีตั้งแต่แรงดันต่ำไปจนถึงแรงดันสูงมาก (>18000 psi หรือ 124 MPa) ในบางงาน เช่น การอัดอากาศ คอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบหลายขั้นตอนแบบทำงานสองทิศทางนั้นกล่าวกันว่าเป็นคอมเพรสเซอร์ที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด และโดยทั่วไปจะมีขนาดใหญ่กว่าและมีราคาแพงกว่าคอมเพรสเซอร์แบบโรตารี่ที่เทียบเท่ากัน^{[ 4 ]}คอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบอีกประเภทหนึ่ง ซึ่งมักใช้ใน ระบบ ปรับอากาศ ในห้องโดยสารรถยนต์ คือคอมเพรสเซอร์แบบแผ่นสวอชหรือแผ่นโยก ซึ่งใช้ลูกสูบที่เคลื่อนที่โดยแผ่นสวอชที่ติดตั้งบนเพลา (ดูปั๊มลูกสูบแกน )

โดยทั่วไปแล้ว คอมเพรสเซอร์สำหรับใช้ในครัวเรือน โรงงานขนาดเล็ก และไซต์งานขนาดเล็ก มักจะเป็นคอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบขนาด 1.5 แรงม้า (1.1 กิโลวัตต์) หรือน้อยกว่า โดยมีถังรับอากาศติดอยู่ ด้วย คอมเพรสเซอร์แบบเส้นตรงเป็นคอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบ โดยลูกสูบทำหน้าที่เป็นโรเตอร์ของมอเตอร์แบบเส้นตรง คอมเพรสเซอร์ประเภทนี้สามารถอัดก๊าซได้หลากหลายชนิด รวมถึงสารทำความเย็น ไฮโดรเจน และก๊าซธรรมชาติ ด้วยเหตุนี้ จึงมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ และสามารถออกแบบให้มีความจุได้หลากหลาย โดยการเปลี่ยนแปลงขนาด จำนวนกระบอกสูบ และภาระของกระบอกสูบ อย่างไรก็ตาม คอมเพรสเซอร์ประเภทนี้มีข้อเสียคือ มีการสูญเสียสูงกว่าเนื่องจากปริมาตรช่องว่าง ความต้านทานเนื่องจากวาล์วปล่อยและวาล์วดูด มีน้ำหนักมากกว่า บำรุงรักษายากเนื่องจากมีชิ้นส่วนเคลื่อนที่จำนวนมาก และมีการสั่นสะเทือนโดยธรรมชาติ^{[ 5 ]}

เครื่องอัดอากาศ แบบลูกสูบของเหลวไอออนิกหรือเครื่องอัดอากาศไอออนิกหรือปั๊มลูกสูบของเหลวไอออนิกคือเครื่องอัดอากาศไฮโดรเจนที่ใช้ ลูกสูบ ของเหลวไอออนิกแทนลูกสูบโลหะเหมือนในเครื่องอัดอากาศแบบลูกสูบ- ได อะแฟรม โลหะ

คอมเพรสเซอร์แบบสกรูหมุน ใช้ สกรูเกลียวสองตัวที่หมุนเข้าหากันเพื่อบังคับก๊าซเข้าไปในพื้นที่ที่เล็กลง^{[ 1 ] [ 6 ] [ 7 ]}โดยทั่วไปแล้วจะใช้สำหรับการใช้งานต่อเนื่องในงานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรม และอาจเป็นแบบอยู่กับที่หรือแบบพกพาได้ การใช้งานมีตั้งแต่ 3 แรงม้า (2.2 กิโลวัตต์) ถึงมากกว่า 1,200 แรงม้า (890 กิโลวัตต์) และตั้งแต่ความดันต่ำถึงความดันสูงปานกลาง (>1,200 psi หรือ 8.3 MPa) การจำแนกประเภทของคอมเพรสเซอร์แบบสกรูหมุนจะแตกต่างกันไปตามขั้นตอน วิธีการระบายความร้อน และประเภทของไดรฟ์ เป็นต้น^{[ 8 ]}คอมเพรสเซอร์แบบสกรูหมุนผลิตในเชิงพาณิชย์ในรูปแบบที่ใช้น้ำมัน น้ำ และแบบแห้ง ประสิทธิภาพของคอมเพรสเซอร์แบบสกรูหมุนขึ้นอยู่กับเครื่องอบแห้งอากาศ และการเลือกเครื่องอบแห้งอากาศจะต้องมีปริมาตรเป็น 1.5 เท่าของปริมาตรการส่งของคอมเพรสเซอร์เสมอ^{[ 9 ]}มีการออกแบบที่มีสกรูตัวเดียว^{[ 10 ]}หรือสามสกรู^{[ 11 ] [ 12 ]}แทนที่จะเป็นสองตัว คอมเพรสเซอร์แบบสกรูมีชิ้นส่วนเคลื่อนที่น้อยกว่า มีความจุมากกว่า มีการสั่นสะเทือนและการกระชากน้อยกว่า สามารถทำงานได้ที่ความเร็วแปรผันได้ และโดยทั่วไปมีประสิทธิภาพสูงกว่า ขนาดเล็กหรือความเร็วรอบโรเตอร์ต่ำไม่สามารถใช้งานได้จริงเนื่องจากการรั่วไหลที่เกิดขึ้นโดยธรรมชาติจากช่องว่างระหว่างโพรงอัดหรือสกรูและตัวเรือนคอมเพรสเซอร์^{[ 5 ]} คอมเพรสเซอร์ ประเภทนี้ต้องอาศัยความคลาดเคลื่อนในการกลึงอย่างละเอียดเพื่อหลีกเลี่ยงการสูญเสียจากการรั่วไหลสูง และมีแนวโน้มที่จะเสียหายหากใช้งานไม่ถูกต้องหรือได้รับการบำรุงรักษาไม่ดี

คอมเพรสเซอร์แบบใบพัดหมุนประกอบด้วยโรเตอร์ที่มีใบพัดจำนวนหนึ่งเสียบอยู่ในช่องรัศมีในโรเตอร์ โรเตอร์ถูกติดตั้งเยื้องศูนย์ในตัวเรือนขนาดใหญ่ซึ่งอาจเป็นทรงกลมหรือรูปทรงที่ซับซ้อนกว่า เมื่อโรเตอร์หมุน ใบพัดจะเลื่อนเข้าและออกจากช่องโดยยังคงสัมผัสกับผนังด้านนอกของตัวเรือน^{[ 1 ]}ดังนั้น ปริมาตรที่เพิ่มขึ้นและลดลงอย่างต่อเนื่องจึงเกิดขึ้นจากใบพัดที่หมุน คอมเพรสเซอร์แบบใบพัดหมุนเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีคอมเพรสเซอร์ที่เก่าแก่ที่สุดร่วมกับคอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบ

ด้วยการเชื่อมต่อพอร์ตที่เหมาะสม อุปกรณ์เหล่านี้อาจเป็นได้ทั้งคอมเพรสเซอร์หรือปั๊มสุญญากาศ อาจเป็นแบบติดตั้งอยู่กับที่หรือแบบพกพา อาจเป็นแบบขั้นตอนเดียวหรือหลายขั้นตอน และสามารถขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าหรือเครื่องยนต์สันดาปภายในได้ เครื่องจักรแบบใบพัดแห้งใช้ที่ความดันค่อนข้างต่ำ (เช่น 2 บาร์ หรือ 200 กิโลปาสคาล หรือ 29 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว) สำหรับการเคลื่อนย้ายวัสดุจำนวนมาก ในขณะที่เครื่องจักรแบบฉีดน้ำมันมีประสิทธิภาพเชิงปริมาตรที่จำเป็นเพื่อให้ได้ความดันสูงถึงประมาณ 13 บาร์ (1,300 กิโลปาสคาล; 190 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว) ในขั้นตอนเดียว คอมเพรสเซอร์แบบใบพัดหมุนเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าและเงียบกว่าคอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบที่มีขนาดเทียบเท่ากันอย่างมาก

คอมเพรสเซอร์แบบใบพัดหมุนสามารถมีประสิทธิภาพเชิงกลได้ประมาณ 90% ^{[ 13 ]}

ลูกสูบหมุนในคอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบหมุนทำหน้าที่เป็นตัวกั้นระหว่างใบพัดและโรเตอร์^{[ 14 ]}ลูกสูบหมุนจะดันแก๊สไปที่ใบพัดที่อยู่กับที่

สามารถติดตั้งคอมเพรสเซอร์สองตัวนี้บนเพลาเดียวกันเพื่อเพิ่มกำลังการผลิตและลดการสั่นสะเทือนและเสียงรบกวน^{[ 15 ]}การออกแบบที่ไม่มีสปริงเรียกว่าคอมเพรสเซอร์แบบสวิง^{[ 16 ]}

ในระบบทำความเย็นและเครื่องปรับอากาศ คอมเพรสเซอร์ประเภทนี้เรียกอีกอย่างว่าคอมเพรสเซอร์แบบโรตารี่ โดยคอมเพรสเซอร์แบบสกรูโรตารี่จะเรียกง่ายๆ ว่าคอมเพรสเซอร์แบบสกรู

คอมเพรสเซอร์แบบนี้มีประสิทธิภาพสูงกว่าคอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบ เนื่องจากมีการสูญเสียจากปริมาตรช่องว่างระหว่างลูกสูบและตัวเรือนคอมเพรสเซอร์น้อยกว่า มีขนาดเล็กกว่าและเบากว่า 40% ถึง 50% สำหรับความจุที่เท่ากัน (ซึ่งอาจส่งผลต่อต้นทุนวัสดุและการขนส่งเมื่อนำไปใช้ในผลิตภัณฑ์) ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนน้อยกว่า มีส่วนประกอบน้อยกว่า และมีความน่าเชื่อถือมากกว่าคอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบ แต่โครงสร้างของมันไม่สามารถรองรับความจุเกิน 5 ตันทำความเย็น มีความน่าเชื่อถือน้อยกว่าคอมเพรสเซอร์ประเภทอื่น และมีประสิทธิภาพน้อยกว่าคอมเพรสเซอร์ประเภทอื่นเนื่องจากการสูญเสียจากปริมาตรช่องว่าง^{[ 5 ]}

คอมเพรสเซอร์แบบสกรอลล์หรือที่รู้จักกันในชื่อปั๊มสกรอลล์และปั๊มสุญญากาศแบบสกรอลล์ใช้ใบพัดรูปเกลียวสองอันที่สลับกันเพื่อสูบหรืออัดของเหลวเช่นของเหลวและก๊าซรูปทรงของใบพัดอาจเป็นแบบอินโวลูตแบบเกลียวอาร์คิมีเดียนหรือแบบผสม^{[ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]}คอมเพรสเซอร์ประเภทนี้ทำงานได้ราบรื่น เงียบ และเชื่อถือได้มากกว่าคอมเพรสเซอร์ประเภทอื่นในช่วงปริมาตรต่ำ บ่อยครั้งที่สกรอลล์อันหนึ่งจะอยู่กับที่ ในขณะที่อีกอันหนึ่งโคจรแบบเยื้องศูนย์โดยไม่หมุน ทำให้ดักจับและสูบหรืออัดของเหลวในช่องระหว่างสกรอลล์ เนื่องจากปริมาตรช่องว่างระหว่างสกรอลล์ที่อยู่กับที่และสกรอลล์ที่โคจรมีน้อยมาก คอมเพรสเซอร์เหล่านี้จึงมีประสิทธิภาพ เชิงปริมาตร สูงมาก

คอมเพรสเซอร์แบบโรตารี่และแบบลูกสูบถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบปรับอากาศและระบบทำความเย็น เนื่องจากมีน้ำหนักเบา ขนาดเล็ก และมีชิ้นส่วนเคลื่อนที่น้อยกว่าคอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบ อีกทั้งยังมีความน่าเชื่อถือมากกว่า อย่างไรก็ตาม คอมเพรสเซอร์แบบโรตารี่มีราคาแพงกว่า ดังนั้น คูลเลอร์แบบเพลเทียร์ หรือคอมเพรสเซอร์แบบโรตารี่และแบบลูกสูบ อาจถูกนำมาใช้ในงานที่ต้นทุนเป็นปัจจัยสำคัญที่สุด หรือเป็นหนึ่งในปัจจัยสำคัญที่สุดที่ต้องพิจารณาเมื่อออกแบบระบบทำความเย็นหรือระบบปรับอากาศ

คอมเพรสเซอร์ประเภทนี้ถูกนำมาใช้เป็นซูเปอร์ชาร์จเจอร์ในเครื่องยนต์ Volkswagen G60 และ G40 ในช่วงต้นทศวรรษ 1990

เมื่อเปรียบเทียบกับคอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบและแบบลูกกลิ้ง คอมเพรสเซอร์แบบสกรอลล์มีความน่าเชื่อถือมากกว่า เนื่องจากมีส่วนประกอบน้อยกว่าและมีโครงสร้างที่เรียบง่ายกว่า มีประสิทธิภาพมากกว่าเนื่องจากไม่มีปริมาตรช่องว่างหรือวาล์ว และมีข้อดีทั้งในด้านการเกิดการกระชากน้อยลงและการสั่นสะเทือนน้อยลง แต่เมื่อเปรียบเทียบกับคอมเพรสเซอร์แบบสกรูและแบบแรงเหวี่ยง คอมเพรสเซอร์แบบสกรอลล์มีประสิทธิภาพต่ำกว่าและมีความจุที่น้อยกว่า^{[ 5 ]}

คอมเพรสเซอร์แบบไดอะแฟรม ( หรือเรียกอีกอย่างว่าคอมเพรสเซอร์แบบเมมเบรน ) เป็นรูปแบบหนึ่งของคอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบทั่วไป การอัดแก๊สเกิดขึ้นจากการเคลื่อนที่ของเมมเบรนที่ยืดหยุ่น แทนที่จะเป็นองค์ประกอบรับอากาศ การเคลื่อนที่ไปมาของเมมเบรนถูกขับเคลื่อนโดยก้านและกลไกเพลาข้อเหวี่ยง มีเพียงเมมเบรนและกล่องคอมเพรสเซอร์เท่านั้นที่สัมผัสกับแก๊สที่กำลังถูกอัด^{[ 1 ]}

ระดับการงอและวัสดุที่ใช้ทำไดอะแฟรมส่งผลต่ออายุการใช้งานของอุปกรณ์ โดยทั่วไปแล้ว ไดอะแฟรมโลหะที่แข็งอาจสามารถเคลื่อนย้ายปริมาตรได้เพียงไม่กี่ลูกบาศก์เซนติเมตรเท่านั้น เนื่องจากโลหะไม่สามารถทนต่อการงอในระดับมากได้โดยไม่แตก แต่ความแข็งของไดอะแฟรมโลหะทำให้สามารถสูบฉีดได้ที่แรงดันสูง ไดอะแฟรมยางหรือซิลิโคนสามารถทนต่อการสูบฉีดที่ลึกและงอได้สูงมาก แต่ความแข็งแรงต่ำทำให้ใช้งานได้เฉพาะในงานที่มีแรงดันต่ำ และจำเป็นต้องเปลี่ยนเมื่อเกิดการเปราะของพลาสติก

คอมเพรสเซอร์แบบไดอะแฟรมใช้สำหรับไฮโดรเจนและก๊าซธรรมชาติอัด ( CNG ) รวมถึงการใช้งานอื่นๆ อีกหลายประเภท

ภาพถ่ายทางด้านขวาแสดงให้เห็นคอมเพรสเซอร์ไดอะแฟรมสามขั้นตอนที่ใช้ในการอัดก๊าซไฮโดรเจนให้มีความดัน 6,000 psi (41 MPa) สำหรับใช้ใน สถานีเติมเชื้อเพลิง ไฮโดรเจนอัดและก๊าซธรรมชาติอัด (CNG) ต้นแบบที่สร้างขึ้นในตัวเมืองฟีนิกซ์ รัฐแอริโซนาโดย บริษัท Arizona Public Service (บริษัทสาธารณูปโภคไฟฟ้า) คอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบถูกใช้ในการอัดก๊าซธรรมชาติคอมเพรสเซอร์ก๊าซธรรมชาติแบบลูกสูบได้รับการพัฒนาโดยSertco ^{[ 20 ]}

สถานี เติมเชื้อเพลิงทางเลือกต้นแบบนี้สร้างขึ้นโดยสอดคล้องกับข้อกำหนดด้านความปลอดภัย สิ่งแวดล้อม และการก่อสร้างที่บังคับใช้ในเมืองฟีนิกซ์ เพื่อแสดงให้เห็นว่าสถานีเติมเชื้อเพลิงดังกล่าวสามารถสร้างได้ในเขตเมือง

เรียกอีกอย่างว่าtrompeส่วนผสมของอากาศและน้ำที่เกิดจากการปั่นป่วนจะถูกปล่อยให้ตกลงไปในห้องใต้ดินซึ่งอากาศจะแยกออกจากน้ำ น้ำหนักของน้ำที่ตกลงมาจะอัดอากาศที่ด้านบนของห้อง ช่องระบายน้ำที่จมอยู่ใต้น้ำจากห้องจะทำให้น้ำไหลขึ้นสู่ผิวดินในระดับความสูงที่ต่ำกว่าช่องรับน้ำ ช่องระบายน้ำบนหลังคาของห้องจะส่งอากาศอัดขึ้นสู่ผิวดิน โรงงานที่ใช้หลักการนี้ถูกสร้างขึ้นบนแม่น้ำมอนทรีออลที่ Ragged Shutes ใกล้กับCobalt รัฐออนแทรีโอในปี 1910 และให้กำลัง 5,000 แรงม้าแก่เหมืองใกล้เคียง^{[ 21 ]}

คอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยงใช้แผ่นดิสก์หรือใบพัดหมุนในตัวเรือนรูปทรงเพื่อบังคับก๊าซไปที่ขอบของใบพัด ทำให้ความเร็วของก๊าซเพิ่มขึ้น ส่วนกระจาย (ท่อขยาย) จะแปลงพลังงานความเร็วเป็นพลังงานความดัน โดยส่วนใหญ่ใช้สำหรับการใช้งานต่อเนื่องแบบอยู่กับที่ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่นโรงกลั่นน้ำมันโรงงานเคมีและปิโตรเคมีและโรงงานแปรรูปก๊าซธรรมชาติ^{[ 1 ] [ 22 ] [ 23 ]}การใช้งานสามารถมีกำลังตั้งแต่ 100 แรงม้า (75 กิโลวัตต์) ไปจนถึงหลายพันแรงม้า ด้วยการแบ่งเป็นหลายขั้นตอน สามารถสร้างแรงดันเอาต์พุตสูงกว่า 1,000 psi (6.9 MPa) ได้

คอมเพรสเซอร์ประเภทนี้ รวมถึงคอมเพรสเซอร์แบบสกรู ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบทำความเย็นและเครื่องปรับอากาศขนาดใหญ่ คอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยงมีทั้งแบบใช้แบริ่งแม่เหล็ก (แบบลอยตัวด้วยแม่เหล็ก) และแบบใช้แบริ่งอากาศ

โรงงานผลิต หิมะขนาดใหญ่หลายแห่ง(เช่นรีสอร์ทสกี ) ใช้คอมเพรสเซอร์ประเภทนี้ นอกจากนี้ยังใช้ในเครื่องยนต์สันดาปภายใน เช่นซูเปอร์ชาร์จเจอร์และเทอร์โบชาร์จเจอร์คอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยงใช้ในเครื่องยนต์กังหันก๊าซ ขนาดเล็ก หรือเป็นขั้นตอนการอัดอากาศขั้นสุดท้ายของกังหันก๊าซขนาดกลาง

คอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยงเป็นคอมเพรสเซอร์ขนาดใหญ่ที่สุดที่มีอยู่ ให้ประสิทธิภาพสูงกว่าภายใต้ภาระบางส่วน อาจไม่ต้องใช้น้ำมันเมื่อใช้แบริ่งอากาศหรือแม่เหล็ก ซึ่งช่วยเพิ่มค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนในเครื่องระเหยและเครื่องควบแน่น มีน้ำหนักเบากว่าคอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบถึง 90% และใช้พื้นที่น้อยกว่า 50% มีความน่าเชื่อถือและค่าบำรุงรักษาน้อยกว่าเนื่องจากมีชิ้นส่วนที่สึกหรอน้อยกว่า และสร้างการสั่นสะเทือนน้อยที่สุด แต่ต้นทุนเริ่มต้นสูงกว่า ต้องใช้ เครื่องจักร CNC ที่มีความแม่นยำสูง ใบพัดต้องหมุนด้วยความเร็วสูงทำให้คอมเพรสเซอร์ขนาดเล็กไม่เหมาะสม และมีโอกาสเกิดการกระชากมากขึ้น^{[ 5 ]}การกระชากคือการไหลย้อนกลับของก๊าซ หมายความว่าก๊าซไหลจากด้านปล่อยไปยังด้านดูด ซึ่งอาจก่อให้เกิดความเสียหายร้ายแรง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแบริ่งคอมเพรสเซอร์และเพลาขับ เกิดจากความดันด้านปล่อยที่สูงกว่าความดันเอาต์พุตของคอมเพรสเซอร์ ซึ่งอาจทำให้ก๊าซไหลไปมาระหว่างคอมเพรสเซอร์และสิ่งที่เชื่อมต่อกับท่อปล่อย ทำให้เกิดการสั่น^{[ 5 ]}

คอมเพรสเซอร์ แบบเฉียงหรือแบบผสมการไหลนั้นคล้ายกับคอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยง แต่มีส่วนประกอบความเร็วในแนวรัศมีและแนวแกนที่ทางออกของโรเตอร์ มักใช้ตัวกระจายเพื่อเปลี่ยนการไหลในแนวเฉียงให้เป็นทิศทางตามแนวแกนแทนที่จะเป็นแนวรัศมี^{[ 24 ]}เมื่อเปรียบเทียบกับคอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยงทั่วไป (ที่มีอัตราส่วนความดันของขั้นเดียวกัน) ค่าความเร็วของคอมเพรสเซอร์แบบผสมการไหลจะมีค่ามากกว่า 1.5 เท่า^{[ 25 ]}

คอมเพรสเซอร์แบบแกนหมุนเป็นคอมเพรสเซอร์แบบหมุนไดนามิกที่ใช้ใบพัดรูปทรงคล้ายพัดลมจำนวนมากในการอัดของเหลวอย่างต่อเนื่อง คอมเพรสเซอร์ประเภทนี้ใช้ในกรณีที่ต้องการอัตราการไหลสูงหรือการออกแบบที่กะทัดรัด

แผ่นปีกอากาศถูกจัดเรียงเป็นแถว โดยปกติจะเป็นคู่ๆ คือ แผ่นหนึ่งหมุนได้และอีกแผ่นหนึ่งอยู่กับที่ แผ่นปีกอากาศที่หมุนได้ หรือที่เรียกว่า ใบมีดหรือโรเตอร์จะเร่งความเร็วของของเหลว ส่วนแผ่นปีกอากาศที่อยู่กับที่ หรือที่เรียกว่าสเตเตอร์หรือใบพัด จะลดความเร็วและเปลี่ยนทิศทางการไหลของของเหลว เตรียมพร้อมสำหรับใบพัดโรเตอร์ในขั้นตอนต่อไป^{[ 1 ]}คอมเพรสเซอร์แบบแกนหมุนเกือบทั้งหมดเป็นแบบหลายขั้นตอน โดยพื้นที่หน้าตัดของทางเดินก๊าซจะลดลงตามความยาวของคอมเพรสเซอร์เพื่อรักษาระดับความเร็ว Mach ตามแนวแกนให้เหมาะสม คอมเพรสเซอร์จะไม่ทำงานหากเกินประมาณ 5 ขั้นตอนหรืออัตราส่วนความดันออกแบบ 4:1 เว้นแต่จะติดตั้งคุณสมบัติเพิ่มเติม เช่น ใบพัดอยู่กับที่ที่มีมุมแปรผัน (เรียกว่า ใบพัดนำทางขาเข้าแบบแปรผันและสเตเตอร์แบบแปรผัน) ความสามารถในการปล่อยอากาศบางส่วนออกไปได้ระหว่างทางของคอมเพรสเซอร์ (เรียกว่า การระบายอากาศระหว่างขั้นตอน) และการแบ่งออกเป็นชุดประกอบหมุนมากกว่าหนึ่งชุด (เช่น เรียกว่า สปูลคู่)

คอมเพรสเซอร์แบบแกนหมุนมีประสิทธิภาพสูง โดยมีประสิทธิภาพเชิงโพลีโทรปิก ประมาณ 90% ที่สภาวะการออกแบบ อย่างไรก็ตาม คอมเพรสเซอร์ประเภทนี้มีราคาค่อนข้างสูง เนื่องจากต้องใช้ชิ้นส่วนจำนวนมาก ความคลาดเคลื่อนที่เข้มงวด และวัสดุคุณภาพสูง คอมเพรสเซอร์แบบแกนหมุนใช้ใน เครื่องยนต์ กังหันก๊าซ ขนาดกลางถึงขนาดใหญ่ สถานีสูบก๊าซธรรมชาติ และโรงงานเคมีบางแห่ง

คอมเพรสเซอร์ที่ใช้ใน ระบบ ทำความเย็นต้องมีการรั่วไหลน้อยมากหรือแทบไม่มีเลย เพื่อป้องกันการสูญเสียสารทำความเย็นหากต้องการใช้งานเป็นเวลาหลายปีโดยไม่ต้องบำรุงรักษา จึงจำเป็นต้องใช้ซีลที่มีประสิทธิภาพสูงมาก หรือแม้กระทั่งการกำจัดซีลและช่องเปิดทั้งหมดเพื่อสร้าง ระบบ ปิดสนิทคอมเพรสเซอร์เหล่านี้มักถูกอธิบายว่าเป็นแบบปิดสนิท แบบเปิดหรือแบบกึ่งปิดสนิทเพื่ออธิบายวิธีการห่อหุ้มคอมเพรสเซอร์และตำแหน่งของมอเตอร์ขับเคลื่อนที่สัมพันธ์กับก๊าซหรือไอที่ถูกอัด คอมเพรสเซอร์บางตัวที่ไม่ได้ใช้งานในระบบทำความเย็นอาจมีการปิดผนึกแบบปิดสนิทในระดับหนึ่ง โดยทั่วไปจะใช้กับก๊าซพิษ ก๊าซก่อมลพิษ หรือก๊าซราคาแพง โดยส่วนใหญ่แล้วการใช้งานที่ไม่เกี่ยวข้องกับการทำความเย็นจะอยู่ในอุตสาหกรรมปิโตรเคมี

ในคอมเพรสเซอร์แบบปิดสนิทและแบบกึ่งปิดสนิทส่วนใหญ่ คอมเพรสเซอร์และมอเตอร์ที่ขับเคลื่อนคอมเพรสเซอร์จะรวมอยู่ในตัวเดียวกัน และทำงานอยู่ภายในก๊าซที่มีแรงดันของระบบ มอเตอร์ได้รับการออกแบบให้ทำงานและระบายความร้อนด้วยก๊าซสารทำความเย็นที่กำลังถูกอัด คอมเพรสเซอร์แบบเปิดจะมีมอเตอร์ภายนอกที่ขับเคลื่อนเพลาซึ่งผ่านตัวคอมเพรสเซอร์ และอาศัยซีลแบบหมุนรอบเพลาเพื่อรักษาแรงดันภายใน

ความแตกต่างระหว่างคอมเพรสเซอร์แบบปิดสนิท (hermetic) และแบบกึ่งปิดสนิท (semi-hermetic) คือ คอมเพรสเซอร์แบบปิดสนิทใช้ตัวเรือนเหล็กเชื่อมชิ้นเดียวที่ไม่สามารถเปิดเพื่อซ่อมแซมได้ หากคอมเพรสเซอร์แบบปิดสนิทเสีย จะต้องเปลี่ยนใหม่ทั้งชุด ในขณะที่คอมเพรสเซอร์แบบกึ่งปิดสนิทใช้เปลือกโลหะหล่อขนาดใหญ่ที่มีฝาปิดพร้อมปะเก็นและสกรู ซึ่งสามารถเปิดเพื่อเปลี่ยนมอเตอร์และชิ้นส่วนคอมเพรสเซอร์ได้ ข้อดีหลักของคอมเพรสเซอร์แบบปิดสนิทและแบบกึ่งปิดสนิทคือ ไม่มีทางที่ก๊าซจะรั่วไหลออกจากระบบ ส่วนข้อดีหลักของคอมเพรสเซอร์แบบเปิดคือ สามารถขับเคลื่อนด้วยแหล่งพลังงานใดก็ได้ ทำให้สามารถเลือกมอเตอร์ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้งาน หรือแม้แต่แหล่งพลังงานที่ไม่ใช้ไฟฟ้า เช่นเครื่องยนต์สันดาปภายใน หรือ กังหันไอน้ำและประการที่สอง มอเตอร์ของคอมเพรสเซอร์แบบเปิดสามารถซ่อมบำรุงได้โดยไม่ต้องเปิดส่วนใดส่วนหนึ่งของระบบสารทำความเย็น

ระบบแรงดันแบบเปิด เช่น เครื่องปรับอากาศในรถยนต์ มีโอกาสรั่วไหลของก๊าซที่ใช้ในการทำงานได้ง่ายกว่า ระบบแบบเปิดอาศัยสารหล่อลื่นในระบบเพื่อกระเด็นไปโดนส่วนประกอบของปั๊มและซีล หากไม่ได้ใช้งานบ่อยพอ สารหล่อลื่นบนซีลจะระเหยไปอย่างช้าๆ และซีลก็จะเริ่มรั่วจนกระทั่งระบบใช้งานไม่ได้อีกต่อไปและต้องเติมสารหล่อลื่นใหม่ ในทางตรงกันข้าม ระบบแบบปิดสนิทหรือกึ่งปิดสนิทสามารถปล่อยทิ้งไว้โดยไม่ใช้งานได้นานหลายปี และโดยปกติแล้วสามารถเริ่มต้นใช้งานได้อีกครั้งเมื่อใดก็ได้โดยไม่ต้องบำรุงรักษาหรือสูญเสียแรงดันในระบบ แม้แต่ซีลที่หล่อลื่นอย่างดีก็อาจรั่วซึมก๊าซเล็กน้อยเมื่อเวลาผ่านไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากก๊าซทำความเย็นละลายได้ในน้ำมันหล่อลื่น แต่หากซีลได้รับการผลิตและบำรุงรักษาอย่างดี การรั่วไหลนี้จะต่ำมาก

ข้อเสียของคอมเพรสเซอร์แบบปิดสนิทคือ มอเตอร์ไม่สามารถซ่อมแซมหรือบำรุงรักษาได้ และต้องเปลี่ยนคอมเพรสเซอร์ทั้งชุดหากมอเตอร์เสีย ข้อเสียอีกประการหนึ่งคือ ขดลวดที่ไหม้เกรียมอาจทำให้ระบบทั้งหมดปนเปื้อน ทำให้ต้องสูบสารทำความเย็นออกจากระบบทั้งหมดและเปลี่ยนก๊าซใหม่ (สิ่งนี้อาจเกิดขึ้นได้ในคอมเพรสเซอร์แบบกึ่งปิดสนิทเช่นกัน ซึ่งมอเตอร์ทำงานในสารทำความเย็น) โดยทั่วไป คอมเพรสเซอร์แบบปิดสนิทจะใช้ในสินค้าอุปโภคบริโภคราคาประหยัดที่ประกอบจากโรงงาน ซึ่งค่าซ่อมแซมและค่าแรงสูงเมื่อเทียบกับมูลค่าของอุปกรณ์ และการซื้ออุปกรณ์หรือคอมเพรสเซอร์ใหม่จะประหยัดกว่า คอมเพรสเซอร์แบบกึ่งปิดสนิทใช้ในระบบทำความเย็นและเครื่องปรับอากาศขนาดกลางถึงขนาดใหญ่ ซึ่งการซ่อมแซมและ/หรือการปรับปรุงคอมเพรสเซอร์จะถูกกว่าราคาของคอมเพรสเซอร์ใหม่ คอมเพรสเซอร์แบบปิดสนิทนั้นสร้างง่ายกว่าและราคาถูกกว่าคอมเพรสเซอร์แบบกึ่งปิดสนิทหรือแบบเปิด

คอมเพรสเซอร์สามารถจำลองได้ว่าเป็นอุปกรณ์ที่สามารถย้อนกลับได้ภายในและเป็นแบบอะเดียแบติกดังนั้นจึงเป็น อุปกรณ์สภาวะคงที่แบบ ไอเซนโทรปิกซึ่งหมายความว่าการเปลี่ยนแปลงของเอนโทรปีเป็น 0 ^{[ 26 ]}

การเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีสำหรับกระบวนการไหลสามารถคำนวณได้^{[ 27 ]}

dH = VdP +TdS

ค่า dS ของไอเซนโทรปิกเป็นศูนย์

dH = VdP

กระบวนการไอเซนโทรปิกที่ไม่ไหล เช่น คอมเพรสเซอร์แบบแทนที่เชิงบวกบางชนิด อาจใช้สมการที่แตกต่างกัน^{[ 28 ]}

dH = PdV

โดยการกำหนดวัฏจักรการอัดให้เป็นไอเซน โทรปิก ประสิทธิภาพในอุดมคติของกระบวนการสามารถบรรลุได้ และประสิทธิภาพของคอมเพรสเซอร์ในอุดมคติสามารถเปรียบเทียบกับประสิทธิภาพจริงของเครื่องจักรได้ การอัดแบบไอโซโทรปิกตามที่ใช้ใน รหัส ASME PTC 10 หมายถึงกระบวนการอัดแบบอะเดียแบติกที่ผันกลับได้^{[ 29 ]}

ประสิทธิภาพไอเซนโทรปิกของคอมเพรสเซอร์:

${\displaystyle \eta _{C}={\frac {\rm {งานของคอมเพรสเซอร์แบบไอเซนโทรปิก}}{\rm {งานจริงของคอมเพรสเซอร์}}}={\frac {W_{s}}{W_{a}}}\cong {\frac {h_{2s}-h_{1}}{h_{2a}-h_{1}}}}$

${\displaystyle h_{1}}$คือค่าเอนทาลปีณ สถานะเริ่มต้น

${\displaystyle h_{2a}}$คือค่าเอนทาลปีณ สถานะสุดท้ายของกระบวนการจริง

${\displaystyle h_{2s}}$คือค่าเอนทาลปีณ สถานะสุดท้ายของกระบวนการไอเซนโทรปิก

การเปรียบเทียบรูปแบบเชิงอนุพันธ์ของสมดุลพลังงานสำหรับแต่ละอุปกรณ์

ให้ΔH เป็นความร้อน, ΔW เป็นงาน, ΔH เป็นพลังงานจลน์ และ ΔH เป็นพลังงานศักยภาพ ${\displaystyle q}$${\displaystyle w}$${\displaystyle ke}$${\displaystyle pe}$

คอมเพรสเซอร์จริง:

${\displaystyle \delta q_{act}-\delta w_{acteltaq_{act}}{T}\geq 0}$

นอกจากนี้และ T คือ [อุณหภูมิสัมบูรณ์] ( ) ซึ่งทำให้เกิด:${\displaystyle ds\geq {\frac {\delta q_{act}}{T}}}$${\displaystyle T\geq 0}$${\displaystyle \delta w_{rev}\geq \delta w_{act}}$

หรือ${\displaystyle w_{rev}\geq w_{act}}$

ดังนั้น อุปกรณ์ที่ใช้พลังงาน เช่น ปั๊มและคอมเพรสเซอร์ (พลังงานเป็นลบ) จึงต้องการพลังงานน้อยลงเมื่อทำงานแบบย้อนกลับได้^{[ 26 ]}

กระบวนการ ไอเซนโทรปิก : ไม่มีการทำความเย็น กระบวนการ โพลีโทรปิก : มีการทำความเย็นบ้าง กระบวนการ ไอโซเทอร์มอล : มีการทำความเย็นสูงสุด

โดยการตั้งสมมติฐานดังต่อไปนี้ งานที่จำเป็นสำหรับคอมเพรสเซอร์ในการอัดแก๊สจากระดับหนึ่งไปยังอีกระดับหนึ่ง สำหรับแต่ละกระบวนการมีดังนี้: ${\displaystyle P_{1}}$${\displaystyle P_{2}}$

${\displaystyle P_{1}}$และ${\displaystyle P_{2}}$

กระบวนการไหล VdP

กระบวนการทั้งหมดสามารถย้อนกลับได้ภายใน

ก๊าซชนิดนี้มีพฤติกรรมเหมือนก๊าซในอุดมคติที่มีความร้อนจำเพาะ คงที่

ไอเซนโทรปิก ( , โดยที่): ${\displaystyle Pv^{k}=constant}$${\displaystyle k=C_{p}/C_{v}}$

${\displaystyle W_{comp,in}={\frac {kR(T_{2}-T_{1})}{k-1}}={\frac {kRT_{1}}{k-1}}\left[\left({\frac {P_{2}}{P_{1}}}\right)^{(k-1)/k}-1\right]}$

โพลีโทรปิก ( ): ${\displaystyle Pv^{n}=constant}$

${\displaystyle W_{comp,in}={\frac {nR(T_{2}-T_{1})}{n-1}}={\frac {nRT_{1}}{n-1}}\left[\left({\frac {P_{2}}{P_{1}}}\right)^{(n-1)/n}-1\right]}$

ไอโซเทอร์มอล ( หรือ): ${\displaystyle T=ค่าคงที่}$${\displaystyle Pv=constant}$

${\displaystyle W_{comp,in}=RTln\left({\frac {P_{2}}{P_{1}}}\right)}$

โดยการเปรียบเทียบกระบวนการย้อนกลับภายในสามกระบวนการที่บีบอัดก๊าซอุดมคติจากถึงผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าการบีบอัดแบบไอเซนโทรปิก ( ) ต้องการงานมากที่สุด และการบีบอัดแบบไอโซเทอร์มอล ( หรือ) ต้องการงานน้อยที่สุด สำหรับกระบวนการโพลีโทรปิก ( ) งานจะลดลงเมื่อเลขชี้กำลัง n ลดลง โดยการเพิ่มการระบายความร้อนในระหว่างกระบวนการบีบอัด วิธีทั่วไปในการระบายความร้อนของก๊าซในระหว่างการบีบอัดคือการใช้ปลอกระบายความร้อนรอบตัวเรือนของคอมเพรสเซอร์^{[ 26 ]}${\displaystyle P_{1}}$${\displaystyle P_{2}}$${\displaystyle Pv^{k}=constant}$${\displaystyle T=ค่าคงที่}$${\displaystyle Pv=constant}$${\displaystyle Pv^{n}=constant}$

วัฏจักรแรงไคน์ในอุดมคติ 1- >2 การอัด แบบไอเซน โทร ปิก ในปั๊มวัฏจักรคาร์โนต์ ใน อุดมคติ 4- >1 การอัด แบบไอ เซนโทรปิก วัฏจักรออตโต ใน อุดมคติ 1->2 การอัด แบบ ไอ เซนโทรปิก วัฏจักรดีเซล ใน อุดมคติ 1->2 การอัด แบบ ไอเซนโทรปิก วัฏจักร เบรย์ ตัน ในอุดมคติ 1->2 การอัดแบบไอเซนโทรปิกในคอมเพรสเซอร์ วัฏจักรการทำความเย็นแบบอัดไอ ในอุดมคติ 1->2 การอัดแบบ ไอเซนโทรปิกในคอมเพรสเซอร์ หมายเหตุ: ข้อสมมติฐานเรื่องไอเซนโทรปิกใช้ได้เฉพาะกับวัฏจักรในอุดมคติเท่านั้น วัฏจักรในโลกแห่งความเป็นจริงมีการสูญเสียโดยธรรมชาติเนื่องจากคอมเพรสเซอร์และกังหันที่ไม่มีประสิทธิภาพ ระบบในโลกแห่งความเป็นจริงไม่ได้เป็นไอเซนโทรปิกอย่างแท้จริง แต่ถูกจำลองให้เป็นไอเซนโทรปิกเพื่อวัตถุประสงค์ในการคำนวณเท่านั้น

การอัดแก๊ส ทำให้ อุณหภูมิของแก๊สเพิ่มขึ้น

สำหรับการเปลี่ยนแปลงแบบโพลีโทรปิกของแก๊ส:

${\displaystyle {\begin{cases}pV^{n}={\text{ค่าคงที่}}=p_{1}V_{1}^{n}=p_{2}V_{2}^{n}\Rightarrow {\frac {p_{2}}{p_{1}}}\ =\left({\frac {V_{1}}{V_{2}}}\right)^{n}&\\{\frac {p^{\frac {n-1}{n}}}{T}}={\text{ค่าคงที่}}={\frac {p_{1}^{\frac {n-1}{n}}}{T_{1}}}={\frac {p_{2}^{\frac {n-1}{n}}}{T_{2}}}\Rightarrow \left({\frac {p_{2}}{p_{1}}}\right)^{\frac {n-1}{n}}={\frac {T_{2}}{T_{1}}}&\end{cases}}}$

งานที่ทำเพื่อการอัด (หรือการขยายตัว) แบบโพลีโทรปิกของแก๊สเข้าไปในกระบอกสูบปิด

${\displaystyle W=\int _{V_{1}}^{V_{2}}pdV=p_{1}V_{1}^{n}\int _{V_{1}}^{V_{2}}V^{-n}dV={\frac {p_{1}V_{1}^{n}}{1-n}}(V_{2}^{1-n}-V_{1}^{1-n})={\frac {p_{1}V_{1}^{n}}{1-n}}V_{1}^{1-n}\left({\frac {V_{2}^{1-n}}{V_{1}^{1-n}}}-1\right)={\frac {p_{1}V_{1}}{1-n}}\left({\frac {V_{2}^{1-n}}{V_{1}^{1-n}}}-1\right)=}$

${\displaystyle ={\frac {p_{1}V_{1}}{1-n}}\left(\left({\frac {V_{1}}{V_{2}}}\right)^{n-1}-1\right)={\frac {p_{1}V_{1}}{1-n}}\left(\left({\frac {p_{2}}{p_{1}}}\right)^{\frac {n-1}{n}}-1\right)={\frac {p_{1}V_{1}}{1-n}}\left({\frac {T_{2}}{T_{1}}}-1\right)}$

ดังนั้น

${\displaystyle W=-{\frac {p_{1}V_{1}}{n-1}}\left(\left({\frac {p_{2}}{p_{1}}}\right)^{\frac {n-1}{n}}-1\right)}$

โดยที่pคือความดันVคือปริมาตรnมีค่าแตกต่างกันสำหรับกระบวนการบีบอัดที่แตกต่างกัน (ดูด้านล่าง) และ 1 กับ 2 หมายถึงสถานะเริ่มต้นและสถานะสุดท้าย

• อะเดียแบติก – แบบจำลองนี้ถือว่าไม่มีพลังงาน (ความร้อน) ถ่ายเทไปยังหรือจากแก๊สในระหว่างการอัด และงานที่ป้อนทั้งหมดจะถูกเพิ่มเข้าไปในพลังงานภายในของแก๊ส ส่งผลให้อุณหภูมิและความดันเพิ่มขึ้น การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิตามทฤษฎีคือ: ^{[ 30 ]}

${\displaystyle T_{2}=T_{1}\left({\frac {p_{2}}{p_{1}}}\right)^{(\kappa -1)/\kappa }}$

โดยที่T ₁และT ₂มีหน่วยเป็นองศาแรงคินหรือเคลวิน p 2 _และ p 1 _คือความดันสัมบูรณ์และอัตราส่วนของความร้อนจำเพาะ (ประมาณ 1.4 สำหรับอากาศ) การเพิ่มขึ้นของอัตราส่วนระหว่างอากาศและอุณหภูมิหมายความว่าการอัดไม่ได้เป็นไปตามอัตราส่วนความดันต่อปริมาตรอย่างง่าย ซึ่งมีประสิทธิภาพน้อยกว่า แต่รวดเร็ว การอัดหรือการขยายตัวแบบอะเดียแบติกจะจำลองสถานการณ์จริงได้ดีกว่าเมื่อคอมเพรสเซอร์มีฉนวนที่ดี ปริมาตรก๊าซมาก หรือช่วงเวลาสั้น (เช่น ระดับกำลังสูง) ในทางปฏิบัติจะมีปริมาณความร้อนไหลออกจากก๊าซที่ถูกอัดเสมอ ดังนั้น การสร้างคอมเพรสเซอร์แบบอะเดียแบติกที่สมบูรณ์แบบจึงต้องใช้ฉนวนกันความร้อนที่สมบูรณ์แบบสำหรับทุกส่วนของเครื่องจักร ตัวอย่างเช่น แม้แต่ท่อโลหะของปั๊มลมยางจักรยานก็ยังร้อนขึ้นเมื่อคุณอัดอากาศเพื่อเติมลมยาง ความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิและอัตราส่วนการอัดที่อธิบายไว้ข้างต้นหมายความว่าค่าของสำหรับกระบวนการอะเดียแบติกคือ(อัตราส่วนของความร้อนจำเพาะ) ${\displaystyle \kappa =}$${\displaystyle n}$${\displaystyle \kappa }$

• ไอโซเทอร์มอล – แบบจำลองนี้ถือว่าก๊าซที่ถูกอัดจะคงอุณหภูมิคงที่ตลอดกระบวนการอัดหรือขยายตัว ในวัฏจักรนี้ พลังงานภายในจะถูกดึงออกจากระบบในรูปของความร้อนในอัตราเดียวกับที่พลังงานถูกเพิ่มเข้ามาจากการทำงานเชิงกลของการอัด การอัดหรือขยายตัวแบบไอโซเทอร์มอลจำลองสถานการณ์จริงได้ใกล้เคียงมากขึ้นเมื่อคอมเพรสเซอร์มีพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อนขนาดใหญ่ ปริมาตรก๊าซน้อย หรือช่วงเวลาการทำงานยาวนาน (เช่น ระดับกำลังไฟฟ้าน้อย) คอมเพรสเซอร์ที่ใช้การระบายความร้อนระหว่างขั้นตอนการอัดจะเข้าใกล้การอัดแบบไอโซเทอร์มอลที่สมบูรณ์แบบที่สุด อย่างไรก็ตาม ในอุปกรณ์ที่ใช้งานจริง การอัดแบบไอโซเทอร์มอลที่สมบูรณ์แบบนั้นเป็นไปไม่ได้ ตัวอย่างเช่น เว้นแต่คุณจะมีขั้นตอนการอัดจำนวนอนันต์พร้อมตัวระบายความร้อนระหว่างขั้นตอนที่สอดคล้องกัน คุณจะไม่มีทางบรรลุการอัดแบบไอโซเทอร์มอลที่สมบูรณ์แบบได้เลย

สำหรับกระบวนการอุณหภูมิคงที่ ค่าคือ 1 ดังนั้นค่าของปริมาณงานรวมสำหรับกระบวนการอุณหภูมิคงที่คือ: ${\displaystyle n}$

${\displaystyle W=\int _{V_{1}}^{V_{2}}pdV=p_{1}V_{1}\int _{V_{1}}^{V_{2}}{\frac {1}{V}}dV=p_{1}V_{1}\ln {\frac {V_{2}}{V_{1}}}=-p_{1}V_{1}\ln \left({\frac {p_{2}}{p_{1}}}\right)}$

เมื่อทำการประเมินแล้ว พบว่างานที่ได้จากกระบวนการอุณหภูมิคงที่นั้นต่ำกว่างานที่ได้จากกระบวนการอะเดียแบติก

• แบบ โพลีโทรปิก – แบบจำลองนี้คำนึงถึงทั้งการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิในก๊าซและการสูญเสียพลังงาน (ความร้อน) บางส่วนไปยังส่วนประกอบของคอมเพรสเซอร์ โดยสมมติว่าความร้อนอาจเข้าหรือออกจากระบบ และงานที่เพลาป้อนเข้าสามารถปรากฏได้ทั้งในรูปของการเพิ่มขึ้นของความดัน (โดยปกติคืองานที่เป็นประโยชน์) และการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิเหนือระดับอะเดียแบติก (โดยปกติคือการสูญเสียเนื่องจากประสิทธิภาพของวัฏจักร) ประสิทธิภาพการอัดจึงเป็นอัตราส่วนของการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิที่ 100 เปอร์เซ็นต์ตามทฤษฎี (อะเดียแบติก) เทียบกับค่าจริง (โพลีโทรปิก) การอัดแบบโพลีโทรปิกจะใช้ค่าระหว่าง 0 (กระบวนการความดันคงที่) และอนันต์ (กระบวนการปริมาตรคงที่) สำหรับกรณีทั่วไปที่พยายามทำให้ก๊าซที่ถูกอัดเย็นลงด้วยกระบวนการอะเดียแบติกโดยประมาณ ค่าของจะอยู่ระหว่าง 1 และ${\displaystyle n}$${\displaystyle n}$${\displaystyle \kappa }$

ในกรณีของคอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยง การออกแบบเชิงพาณิชย์ในปัจจุบันจะไม่เกินอัตราส่วนการอัดมากกว่า 3.5 ต่อ 1 ในแต่ละขั้นตอน (สำหรับก๊าซทั่วไป) เนื่องจากกระบวนการอัดทำให้อุณหภูมิสูงขึ้น ก๊าซที่ถูกอัดจึงต้องถูกทำให้เย็นลงระหว่างขั้นตอน ทำให้กระบวนการอัดไม่เป็นแบบอะเดียแบติกและเป็นแบบไอโซเทอร์มอลมากขึ้น ตัวระบายความร้อนระหว่างขั้นตอน (อินเตอร์คูลเลอร์) มักทำให้เกิดการควบแน่นบางส่วน ซึ่งจะถูกกำจัดออกไปในตัว แยกไอ-ของเหลว

ในกรณีของคอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบขนาดเล็ก ล้อช่วยแรงของคอมเพรสเซอร์อาจขับเคลื่อนพัดลมระบายความร้อนที่ส่งอากาศจากภายนอกผ่านอินเตอร์คูลเลอร์ของคอมเพรสเซอร์แบบสองขั้นตอนขึ้นไป

เนื่องจากคอมเพรสเซอร์แบบสกรูหมุนสามารถใช้สารหล่อลื่นหล่อเย็นเพื่อลดอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นจากการอัด จึงมักมีอัตราส่วนการอัดมากกว่า 9 ต่อ 1 ตัวอย่างเช่น ในคอมเพรสเซอร์ดำน้ำทั่วไป อากาศจะถูกอัดในสามขั้นตอน หากแต่ละขั้นตอนมีอัตราส่วนการอัด 7 ต่อ 1 คอมเพรสเซอร์จะสามารถสร้างแรงดันได้ 343 เท่าของความดันบรรยากาศ (7 × 7 × 7 = 343 บรรยากาศ ) (343 atm หรือ 34.8  MPaหรือ 5.04  ksi )

มีตัวเลือกมากมายสำหรับมอเตอร์ที่ใช้ขับเคลื่อนคอมเพรสเซอร์:

• กังหันก๊าซ เป็นแหล่งพลังงานสำหรับ คอมเพรสเซอร์แบบไหลตามแนวแกนและแบบแรงเหวี่ยง ซึ่งเป็นส่วนประกอบของเครื่องยนต์ไอพ่น
• สามารถใช้กังหันไอน้ำหรือกังหันน้ำ สำหรับคอมเพรสเซอร์ขนาดใหญ่ได้
• มอเตอร์ไฟฟ้ามีราคาถูกและเงียบ เหมาะสำหรับคอมเพรสเซอร์แบบอยู่กับที่ มอเตอร์ขนาดเล็กที่เหมาะสำหรับระบบไฟฟ้าภายในบ้านใช้กระแสสลับเฟสเดียว ส่วนมอเตอร์ขนาดใหญ่สามารถใช้ได้เฉพาะในกรณีที่มีระบบไฟฟ้าอุตสาหกรรมแบบกระแสสลับสามเฟส เท่านั้น
• เครื่องยนต์ดีเซลหรือเครื่องยนต์เบนซินเหมาะสำหรับคอมเพรสเซอร์แบบพกพาและคอมเพรสเซอร์เสริม
• ในรถยนต์และยานพาหนะประเภทอื่นๆ (รวมถึงเครื่องบิน เรือ รถบรรทุก ฯลฯ ที่ใช้เครื่องยนต์ลูกสูบ) กำลังขับของเครื่องยนต์ดีเซลหรือเบนซินสามารถเพิ่มขึ้นได้โดยการอัดอากาศที่เข้าสู่ระบบไอดี เพื่อให้สามารถเผาไหม้เชื้อเพลิงได้มากขึ้นต่อรอบการทำงาน เครื่องยนต์เหล่านี้สามารถใช้กำลังจากเพลาข้อเหวี่ยงของตัวเองในการขับเคลื่อนคอมเพรสเซอร์ (ระบบนี้เรียกว่า ซูเปอร์ชาร์จเจอร์ ) หรือใช้ก๊าซไอเสียในการขับเคลื่อนกังหันที่เชื่อมต่อกับคอมเพรสเซอร์ (ระบบนี้เรียกว่าเทอร์โบชาร์จเจอร์ )

คอมเพรสเซอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าสามารถควบคุมได้โดยใช้VFDหรืออินเวอร์เตอร์กำลังอย่างไรก็ตาม คอมเพรสเซอร์แบบปิดผนึกและกึ่งปิดผนึกจำนวนมากสามารถทำงานได้ในช่วงความเร็วที่กำหนดเท่านั้น เนื่องจากอาจมีปั๊มน้ำมันในตัว ปั๊มน้ำมันในตัวเชื่อมต่อกับเพลาเดียวกันกับที่ขับเคลื่อนคอมเพรสเซอร์ และดันน้ำมันเข้าไปในคอมเพรสเซอร์และแบริ่งมอเตอร์ ที่ความเร็วต่ำ ปริมาณน้ำมันที่ไปถึงแบริ่งจะไม่เพียงพอ ซึ่งในที่สุดจะนำไปสู่ความเสียหายของแบริ่ง ในขณะที่ที่ความเร็วสูง ปริมาณน้ำมันที่มากเกินไปอาจสูญเสียไปจากแบริ่งและคอมเพรสเซอร์ และอาจเข้าไปในท่อส่งเนื่องจากการกระเด็น ในที่สุดน้ำมันจะหมดและแบริ่งจะไม่มีสารหล่อลื่น ซึ่งนำไปสู่ความเสียหาย และน้ำมันอาจปนเปื้อนสารทำความเย็น อากาศ หรือก๊าซทำงานอื่นๆ^{[ 31 ]}

เครื่องอัดแก๊สถูกนำไปใช้ในงานต่างๆ ที่ต้องการแรงดันสูงหรือปริมาณแก๊สต่ำ:

• ในการขนส่งก๊าซธรรมชาติบริสุทธิ์ผ่านท่อส่งจากแหล่งผลิตไปยังผู้บริโภค คอมเพรสเซอร์จะทำงานโดยใช้มอเตอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยก๊าซที่ดึงมาจากท่อส่ง ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องใช้แหล่งพลังงานภายนอก
• ในการขนส่งสินค้าทางทะเลและการปฏิบัติงานขนส่งสินค้าโดยเรือบรรทุกก๊าซ
• โรงกลั่นปิโตรเลียม โรงงานแปรรูปก๊าซธรรมชาติ โรงงานปิโตรเคมีและเคมีภัณฑ์ และโรงงานอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ที่คล้ายคลึงกัน จำเป็นต้องใช้การอัดก๊าซสำหรับก๊าซขั้นกลางและก๊าซผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย
• อุปกรณ์ ทำความเย็นและเครื่องปรับอากาศใช้คอมเพรสเซอร์ในการเคลื่อนย้ายความร้อนใน วงจร สารทำความเย็น (ดูการทำความเย็นแบบอัดไอ )
• ระบบกังหันแก๊สจะอัดอากาศสำหรับเผาไหม้ ที่เข้าสู่ระบบ
• ก๊าซบริสุทธิ์หรือก๊าซสังเคราะห์ปริมาณน้อยจำเป็นต้องใช้การอัดเพื่อบรรจุลงในถังแรงดันสูงสำหรับงานทางการแพทย์งานเชื่อมและการใช้งานอื่นๆ
• กระบวนการทางอุตสาหกรรม การผลิต และการก่อสร้างต่างๆ จำเป็นต้องใช้ลมอัดเพื่อขับเคลื่อนเครื่องมือลม
• ในกระบวนการผลิตและการเป่าขึ้น รูปขวด และภาชนะพลาสติก PET
• เครื่องบินบางประเภทจำเป็นต้องใช้คอมเพรสเซอร์เพื่อรักษาระดับความดันภายในห้องโดยสาร ขณะบิน อยู่ที่ระดับความสูงที่กำหนด
• เครื่องยนต์ไอพ่นบางประเภทเช่น เครื่องยนต์ เทอร์โบเจ็ตและเทอร์โบแฟน จะอัดอากาศที่จำเป็นสำหรับการเผาไหม้เชื้อเพลิง โดยกังหันของเครื่องยนต์ไอพ่นจะขับเคลื่อนเครื่องอัดอากาศสำหรับการเผาไหม้
• ในการดำน้ำใต้น้ำอุปกรณ์ช่วยหายใจแบบพกพาการบำบัดด้วยออกซิเจนความดันสูงและอุปกรณ์ช่วยชีวิตอื่นๆ คอมเพรสเซอร์จะให้ก๊าซหายใจ ที่มีความดันสูง โดยตรงหรือผ่านภาชนะเก็บก๊าซความดันสูง เช่นถังดำน้ำ [ ^{32 ] [ 33 ] ใน}การดำน้ำแบบจ่ายอากาศจากผิวน้ำโดยทั่วไปจะใช้คอมเพรสเซอร์อากาศเพื่อจ่ายอากาศความดันต่ำ (10 ถึง 20 บาร์) สำหรับการหายใจ
• เรือดำน้ำใช้คอมเพรสเซอร์เพื่อเก็บอากาศไว้ใช้ในภายหลัง โดยใช้ในการไล่น้ำออกจากห้องปรับความลอยตัวเพื่อปรับระดับความลอยตัว
• เทอร์โบชาร์จเจอร์และซูเปอร์ชาร์จเจอร์เป็นอุปกรณ์อัดอากาศที่ช่วยเพิ่ม ประสิทธิภาพ ของเครื่องยนต์สันดาปภายในโดยการเพิ่มปริมาณการไหลของอากาศภายในกระบอกสูบ ทำให้เครื่องยนต์สามารถเผาไหม้เชื้อเพลิงได้มากขึ้นและผลิตกำลังได้มากขึ้น
• ยานพาหนะ ขนส่งทางรางและทางถนนขนาดใหญ่ใช้ลมอัดในการควบคุม ระบบเบรก ของรถไฟหรือรถยนต์รวมถึงระบบอื่นๆ อีกหลากหลาย ( เช่นประตูที่ปัดน้ำฝนเครื่องยนต์ระบบ ควบคุม เกียร์เป็นต้น)
• สถานีบริการน้ำมันและอู่ซ่อมรถยนต์ใช้ลมอัดในการเติมลมยางและใช้งานเครื่องมือลม
• ลูกสูบไฟและปั๊มความร้อนมีไว้เพื่อทำความร้อนให้กับอากาศหรือก๊าซอื่นๆ และการอัดก๊าซเป็นเพียงวิธีการเพื่อให้บรรลุเป้าหมายนั้น
• คอมเพรสเซอร์แบบโรตารีโลบมักใช้เพื่อจ่ายอากาศในสายลำเลียงแบบนิวแมติกสำหรับผงหรือของแข็ง แรงดันที่ได้อาจมีตั้งแต่ 0.5 ถึง 2 บาร์ g ^{[ 34 ]}

• 
  เครื่องอัดอากาศสำหรับดำน้ำในตู้ลดเสียงรบกวน