當(dāng)要求氣體工作壓力高時(shí)，呼吸空氣壓縮機(jī)單級壓縮不僅不經(jīng)濟(jì)，有時(shí)甚至不可能實(shí)現(xiàn)，必須采用多級壓縮。多級壓縮意味著氣體從吸入口被加壓幾次，以達(dá)到所需的工作壓力。

一、節(jié)省功率消耗

采用多級壓縮，壓縮氣體經(jīng)過一級壓縮后，通過在級間設(shè)置中冷器降溫，可以等壓冷卻，然后進(jìn)入下一級氣缸。隨著溫度降低和密度增加，易于進(jìn)一步壓縮。與一次壓縮相比，可以大大節(jié)約能耗。因此，在相同壓力下，多級壓縮面積小于單級壓縮面積。階段越多，該省的功耗越大，就越接近等溫壓縮。

注:噴油呼吸空氣壓縮機(jī)的空氣壓縮機(jī)非常接近恒溫過程。如果在達(dá)到飽和狀態(tài)后繼續(xù)壓縮并繼續(xù)冷卻，冷凝水將被分離出來。如果這些冷凝水和壓縮空氣進(jìn)入油氣分離器(油箱)，會(huì)乳化冷卻油并影響潤滑效果。隨著冷凝水的不斷增加，油位將繼續(xù)上升。最后，冷卻油將與壓縮空氣一起進(jìn)入系統(tǒng)，污染壓縮空氣并對系統(tǒng)造成嚴(yán)重后果。

因此，為了防止冷凝水的產(chǎn)生，壓縮室內(nèi)的溫度不得過低，但必須高于冷凝溫度。例如，對于排氣壓力為11巴(A)的空氣壓縮機(jī)，冷凝溫度為68℃，當(dāng)壓縮室內(nèi)的溫度低于68℃時(shí)，冷凝水將被分離出來。因此，噴油呼吸空氣壓縮機(jī)的排氣溫度不能太低，即等溫壓縮在噴油呼吸空氣壓縮機(jī)中的應(yīng)用受到冷凝水問題的限制。

二、提高容積利用率

由于制造、安裝和操作的原因，氣缸內(nèi)的間隙容積總是不可避免的，間隙容積不僅直接減小了氣缸的有效容積，而且在氣缸能夠開始吸入新鮮氣體之前，殘留的高壓氣體必須膨脹到吸入壓力，這相當(dāng)于進(jìn)一步減小了氣缸的有效容積。

不難理解，壓力比越大，余隙容積中的殘余氣體膨脹越多，氣缸的有效容積越小。在極端情況下，即使間隙容積中的氣體在氣缸中完全膨脹，壓力仍然不低于吸入壓力，那么吸入和排出不能繼續(xù)，氣缸的有效容積變?yōu)榱?。如果采用多級壓縮，每一級的壓縮比都很小，余隙容積中的殘余氣體可以輕微膨脹達(dá)到吸入壓力，從而自然增加氣缸的有效容積，提高氣缸容積的利用率。

三、降低排氣溫度

呼吸空氣壓縮機(jī)排氣的溫度隨著壓縮比的增加而增加。壓縮比越高，排氣溫度越高，但通常不允許排氣溫度過高。這是因?yàn)樵谟蜐櫥瑝嚎s機(jī)中，潤滑油的溫度會(huì)降低粘度并加劇磨損。當(dāng)溫度升得太高時(shí)，鋼瓶和閥門上很容易形成積碳，這會(huì)加劇磨損，甚至導(dǎo)致事故甚至爆炸。由于各種原因，排氣溫度受到很大限制，因此必須采用多級壓縮來降低排氣溫度。

四、降低作用在活塞桿上的氣體力

在呼吸空氣壓縮機(jī)中，當(dāng)壓縮相對較高且采用單級壓縮時(shí)，如果氣缸直徑相對較大，較高的氣體最終壓力將作用在較大的活塞面積上，并且活塞中的氣體將相對較大。如果采用多級壓縮，作用在活塞上的氣體力可以大大減小，從而使機(jī)構(gòu)更輕，機(jī)械效率提高。

當(dāng)然，多級壓縮不如多級壓縮好。隨著級數(shù)的增加，呼吸空氣壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜，并且尺寸、重量和成本增加。隨著氣體通道數(shù)量的增加，氣閥的壓力損失和管理增加，等等，有時(shí)經(jīng)濟(jì)性隨著級數(shù)的增加而降低。隨著級數(shù)的增加，失敗的幾率也會(huì)增加。隨著摩擦的增加，機(jī)械效率也會(huì)降低。