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单级压缩空压机将压缩转子和2级压缩转子组合在一个外壳中，由斜齿轮直接驱动。自然空气通过空气过滤器进入压缩，在压缩室与少量润滑油混合，混合气体被压缩到级间工作压力。压缩气体进入冷却按诠通道，与大量油雾接触，温度大大降低。冷却压缩气体进入2级转子进行二次压缩，压缩到排气工作压力。制冷压缩机通过排气法兰排出，完成整个压缩过程。

根据工程热力学理论，单级压缩空压机恒温压缩节省动力。(温度高时，气体密度越低，压缩所需的功能越多。而且恒温压缩不仅可以降低功耗，还可以降低压缩气体的温度，使空压机材料使用更加广泛和经济，单级压缩空压机使空压机运行更加可靠。恒温压缩是指气体热量可以随时与外界交换，气体温度等于外界，在实际工作上不太可能完成。分级压缩和中间冷却是降低排气温度的有效方法。

双压空压机两对转子同时做功，因此抽气速度快，出气量大，是单级不可替代的优点。而且由于两级压缩，每级压缩比单级压缩小得多，转子和轴承上的工作压力也小。另外，转子直径大，转速低，运行更可靠。

就同功率电机产生的空气输出而言，两级制冷压缩机的空气输出一般比单级制冷压缩机高百分之十三到百分之十五，相当于110K单级制冷压缩机的空气输出，能耗与90KW单级制冷压缩机相同。

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