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自行車打氣筒是最簡單的容積式空壓機。空氣被抽到氣缸中， 靠活塞的運動進行壓縮。活塞式空氣壓縮機運行原理相同，借助連桿和旋轉的曲軸活塞作前后往復運動。如果只有活塞的一側進行壓縮，則稱之為單作用。如果活塞前進的一側和后退的一側兩者都用于壓縮，則稱為雙作用。進氣側壓力與排氣側壓力間的差值，是壓縮機功的一種度量。壓力比是進氣與排氣側絕對壓力的比值。如機器由大氣中吸入空氣，壓縮到7bar。壓力比為(7+1)/1=8。
本圖表示容積式空壓機的工作原理，氣閥是自作用式。P/V圖為理論過程，氣缸完全充氣與放空，沒有損失。
圖B 實際的容積式空壓機示功圖
本圖表示容積式空壓機可能出現的實際P/V圖，壓縮機有充分的閥道，使進氣側壓力損失和排氣側過壓縮達到最小。
圖A表示理論上的容積式空壓機示功圖
圖B表示實際的容積式空壓機示功圖。活塞在吸氣階段所掃過的氣缸容積稱之為行程容積。活塞由于機械原因在折轉點必須保留的容積與氣閥等所需的容積的總和稱為余隙容積中的空氣，在吸氣之前會開始膨脹，出現行程容積和吸入容積的差別。因此實際設計的空壓機，如容積式空壓機，就會產生理論PV圖與實際PV圖之間的差異。氣閥不可能完全密封，并且活塞與氣缸壁之間總有一定程度的泄漏。再加上氣閥的關閉與開啟不可能沒有延時，還會引起氣流通過通道時產生降壓。由于這種設計上的原因，當氣體進入氣缸時已被加熱。
等溫壓縮的壓縮功為：
W=p1*V1*1n(p2/p1)
絕熱和壓縮的壓縮功為：
W=k/k-1*(p2V2-p1V1)
W = 壓縮功（J）
p1 = 初始壓力（Pa）
V1 = 初始容積（m3）
p2 = 終了壓力（Pa）
k = 絕熱指數，大多數情況下k約等于(1.3~1.4)
這些關系式表明，容積式空壓機的絕熱壓縮比等溫壓縮需要更多的功。實際上，所需要的功處在k約等于(1.3~1.4)范圍內。
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作者:德耐爾@德耐爾空壓機 空壓機修訂日期：2011-04-13
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