当要求气体工作压力高时，呼吸空气压缩机单级压缩不仅不经济，有时甚至不可能实现，必须采用多级压缩。多级压缩意味着气体从吸入口被加压几次，以达到所需的工作压力。

一、节省功率消耗

采用多级压缩，压缩气体经过一级压缩后，通过在级间设置中冷器降温，可以等压冷却，然后进入下一级气缸。随着温度降低和密度增加，易于进一步压缩。与一次压缩相比，可以大大节约能耗。因此，在相同压力下，多级压缩面积小于单级压缩面积。阶段越多，该省的功耗越大，就越接近等温压缩。

注:喷油呼吸空气压缩机的空气压缩机非常接近恒温过程。如果在达到饱和状态后继续压缩并继续冷却，冷凝水将被分离出来。如果这些冷凝水和压缩空气进入油气分离器(油箱)，会乳化冷却油并影响润滑效果。随着冷凝水的不断增加，油位将继续上升。最后，冷却油将与压缩空气一起进入系统，污染压缩空气并对系统造成严重后果。

因此，为了防止冷凝水的产生，压缩室内的温度不得过低，但必须高于冷凝温度。例如，对于排气压力为11巴(A)的空气压缩机，冷凝温度为68℃，当压缩室内的温度低于68℃时，冷凝水将被分离出来。因此，喷油呼吸空气压缩机的排气温度不能太低，即等温压缩在喷油呼吸空气压缩机中的应用受到冷凝水问题的限制。

二、提高容积利用率

由于制造、安装和操作的原因，气缸内的间隙容积总是不可避免的，间隙容积不仅直接减小了气缸的有效容积，而且在气缸能够开始吸入新鲜气体之前，残留的高压气体必须膨胀到吸入压力，这相当于进一步减小了气缸的有效容积。

不难理解，压力比越大，余隙容积中的残余气体膨胀越多，气缸的有效容积越小。在极端情况下，即使间隙容积中的气体在气缸中完全膨胀，压力仍然不低于吸入压力，那么吸入和排出不能继续，气缸的有效容积变为零。如果采用多级压缩，每一级的压缩比都很小，余隙容积中的残余气体可以轻微膨胀达到吸入压力，从而自然增加气缸的有效容积，提高气缸容积的利用率。

三、降低排气温度

呼吸空气压缩机排气的温度随着压缩比的增加而增加。压缩比越高，排气温度越高，但通常不允许排气温度过高。这是因为在油润滑压缩机中，润滑油的温度会降低粘度并加剧磨损。当温度升得太高时，钢瓶和阀门上很容易形成积碳，这会加剧磨损，甚至导致事故甚至爆炸。由于各种原因，排气温度受到很大限制，因此必须采用多级压缩来降低排气温度。

四、降低作用在活塞杆上的气体力

在呼吸空气压缩机中，当压缩相对较高且采用单级压缩时，如果气缸直径相对较大，较高的气体最终压力将作用在较大的活塞面积上，并且活塞中的气体将相对较大。如果采用多级压缩，作用在活塞上的气体力可以大大减小，从而使机构更轻，机械效率提高。

当然，多级压缩不如多级压缩好。随着级数的增加，呼吸空气压缩机的结构趋于复杂，并且尺寸、重量和成本增加。随着气体通道数量的增加，气阀的压力损失和管理增加，等等，有时经济性随着级数的增加而降低。随着级数的增加，失败的几率也会增加。随着摩擦的增加，机械效率也会降低。