透平膨胀机简介
透平膨胀机资料
透平膨胀机1、空分设备配套膨胀机的基本要求及工作原理绝热等熵膨胀是获得低温的重要途径之一，也是对外做功的一个重要热力过程。
而作为用来使气体膨胀输出外功以产生冷量的膨胀机，则是能够实现接近绝热等熵膨胀过程的一种有效机械。
膨胀机可分为活塞式和透平式两大类。
一般来说，活塞式膨胀机多用于中高压、小流量领域。
而低中压、流量相对较大的领域则多用于透平膨胀机。
随着透平技术的进一步发展，中高压、小流量的大膨胀比的透平膨胀机在各领域也有越来越多的应用。
与活塞膨胀机相对比，透平膨胀机具有占地面积小(体积小)，结构简单，气流无脉动，振动小，无机械磨损部件，连续工作周期长，操作维护方便，工质不污染，调节性能好和效率高等特点。
对空分设备来说，低温精馏装置冷量损失的及时补流，产品产量的有效调节等都使得为其提供充足冷量的膨胀机显得尤为重要，可以说它是空分设备的心脏部件之一。
随着科学技术的不断进步，现代空分设备对膨胀机提出了更高的要求，更高的整机效率，更好的稳定剂调节性能，更安全级可靠的保护系统，更长的运行周期及使用寿命等等。
特别是随着内压缩流程空分设备和液体、液化设备等广泛使用，中压甚至更高等级透平膨胀机使用的越来越多。
这类产品膨胀机出口气体常带一部分液体，有的具有很大的膨胀比。
活塞膨胀机是利用工质在可变容积中进行膨胀输出外功，也称为容积型膨胀机。
工质在冷钢内推动活塞输出外功，同时本身内能降低。
透平膨胀机是利用工质在流道中流动时速度的变化来进行能量转换，也称为速度型膨胀机。
工质在透平膨胀机的通流部分中膨胀获得动能，并由工作轮轴端输出外功，因而降低了膨胀机出口工质的内能和温度。
2、透平膨胀机的分类工质在工作轮中膨胀的程度，称为反动度。
具有一定反动度的透平膨胀机就称为反动式透平膨胀机。
如果反动度很小甚至接近于零，工作轮基本上由喷嘴出口的气体推动而转动，并对外做功，这种透平膨胀机被称为冲动式透平膨胀机。
根据工质在工作轮中流动的方向，透平膨胀机可分为径流式，径—轴式和轴流式；如图：如果工作轮叶片两侧有轮盘和轮盖，则称为“闭式工作轮”没有轮盖只有轮盘的则称为半开式工作轮。
透平膨胀机的工作原理与作用
透平膨胀机的工作原理与作用透平膨胀机，也被称为透平发电机、透平机组或透平发电机组，是一种利用透平工作原理进行发电的设备。
它是一种热力机械系统，通过将高温高压的工质（通常为蒸汽或燃气）经过透平膨胀机进行膨胀，从而将热能转化为机械能，然后再通过发电机将机械能转化为电能。
透平膨胀机的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：1. 进气过程：工质（蒸汽或燃气）从进气口进入透平膨胀机内部。
2. 加热过程：进入透平膨胀机的工质被加热，使其温度和压力都增加。
3. 膨胀过程：加热后的工质通过透平膨胀机内的透平叶片，使透平叶片转动。
透平叶片转动的过程中，工质的内能转化为动能，从而产生机械能。
4. 排气过程：透平膨胀机内的工质经过膨胀后，压力和温度都降低，然后通过排气口排出。
透平膨胀机的作用主要是将热能转化为机械能，然后再经过发电机将机械能转化为电能。
透平膨胀机在发电行业得到广泛应用，特别是在燃气、核能和化石能源发电系统中。
它具有以下几个优点：1. 高效性：透平膨胀机能够将热能转化为机械能的效率较高，能够充分利用能源资源。
2. 灵活性：透平膨胀机的运行速度可以根据需要进行调节，适应不同负载要求，具有较高的灵活性。
3. 可靠性：透平膨胀机结构简单，运行稳定可靠，具有较长的使用寿命。
4. 环保性：透平膨胀机在工作过程中不产生废气和废水，对环境无污染。
透平膨胀机在发电系统中的应用越来越广泛，它不仅可以单独作为一台发电设备使用，还可以与其他发电设备（如燃气轮机、蒸汽轮机）组成联合循环发电系统，提高整体发电效率。
同时，透平膨胀机还可以用于工业生产过程中的废热回收，提高能源利用效率。
透平膨胀机是一种利用透平工作原理进行发电的设备，通过将高温高压的工质经过透平膨胀机进行膨胀，将热能转化为机械能，再通过发电机将机械能转化为电能。
它具有高效性、灵活性、可靠性和环保性等优点，在发电行业得到广泛应用。
随着能源问题的日益突出，透平膨胀机的发展前景将更加广阔。
透平膨胀机
透平膨胀机，是空气分离设备及天然气（石油气）液化分离设备和低温粉碎设备等获取冷量所必需的关键部机，是保证整套设备稳定运行的心脏。
原理其主要原理是利用有一定压力的气体在透平膨胀机内进行绝热膨胀对外做功而消耗气体本身的内能，从而使气体自身强烈地冷却而达到制冷的目的。
我们平常用气筒打气会发现筒身发热,那是因为活塞压缩气体气体放热,如果反之其原理就类似于膨胀机了(更确切的说是活塞式膨胀机).透平膨胀机输出的能量由同轴压缩机回收或制动风机消耗。
扩展资料：膨胀机是利用压缩气体膨胀降压时向外输出机械功使气体温度降低的原理以获得冷量的机械。
[1]膨胀机常用于深低温设备中。
膨胀机按运动形式和结构分为活塞膨胀机和透平膨胀机两类。
活塞膨胀机主要适用于高压力比和小流量的中小型高、中压深低温设备。
活塞膨胀机：活塞式膨胀机是通过气体膨胀推动活塞向外界输出功以产生制冷量的机器。
工质在气缸内推动活塞输出外功，同时本身内能降低。
因此，膨胀机也是一种气体发动机，所不同的是以使气体冷却获得冷量为主，利用机械功是次要的。
一般来说，活塞膨胀机多适用于中、高压小流量领域。
活塞式膨胀机广泛应用于空分装置及液化装置，尤其是在高压、小体积流量条件下。
1934年前苏联的卡皮查提出用活塞式膨胀机替代液氢进行预冷实现氦气液化，真正实现则是到了20世纪50年代，美国的Collins做出了带活塞式膨胀机预冷的氦液化器，但该产品在低温下活塞和气缸容易卡住，难以稳定工作。
针对这个问题，1962年，中国科学院物理研究所低温物理研究室（中国科学院理化技术研究所前身）周远提出采用室温密封长活塞结构替代原卡皮查结构的方案，并于1964年研制成功，实现了带活塞式膨胀机预冷氦液化器的稳定运行，1965年获得生产推广。
透平式膨胀机工作原理
透平式膨胀机工作原理
透平式膨胀机是一种利用气体动力膨胀来驱动的机械设备，其工作原理如下：
1. 气体进入膨胀机：初始阶段，高温高压气体进入透平膨胀机的压力腔。
透平膨胀机通常有多个透平级别，每个级别内有一对相互旋转的叶轮。
气体通过膨胀机进入透平级别，并通过叶轮的导向叶片被引导到透平叶轮之间的叶轮空间。
2. 汽轮叶轮工作：当气体进入透平叶轮之间的叶轮空间后，由于叶轮之间的差压力作用，气体会带动叶轮加速旋转。
在叶轮加速旋转的过程中，气体的压力和温度会下降，同时叶轮也会转动，并将气体动能转化为机械能。
3. 气体排出：气体从透平叶轮之间的叶轮空间流出后，进入逆向叶轮的叶轮空间。
逆向叶轮会通过导向叶片以及叶轮的反向旋转，将气体引导到透平叶轮之间的叶轮空间，并再次进行加速旋转。
这样，气体在逆向叶轮的作用下又再次转移了部分动能。
4. 工作流体排出：经过多级透平叶轮的循环加速旋转和排气过程后，气体的压力和温度会进一步下降，最终排出膨胀机。
通过上述原理，透平式膨胀机将高温高压气体的动能转化为机械能，可以广泛应用于发电、航空航天以及工业生产等领域。
透平膨胀机
透平膨胀机透平膨胀机是一种输出功率并使压缩气体膨胀因而压力降低和能量减少的原动机。
通常，人们又把其中输出功率且压缩气体为水蒸气和燃气的这一类透平膨胀机另外称为蒸气轮机和燃气轮机（例如，催化裂化装置中的烟气轮机即属于此类），而只把输出功率且压缩气体为空气、天然气等，利用气体能量减少以获得低温从而实现制冷目的的这一类称为透平膨胀机（涡轮膨胀机）。
此处所指的透平膨胀机即为后者。
由于透平膨胀机具有流量大、体积小、冷量损失少、结构简单、通流部分无机械摩擦件、不污染制冷工质（即压缩气体）、调节性能好、安全可靠等优点，故自20 世纪60 年代以来已在NGL 回收及天然气液化等装置中广泛用做制冷机械。
（一）透平膨胀机简介1. 结构图5-4 为一种广为应用的带有半开式工作叶轮的单级向心径- 轴流反作用式透平膨胀机的局部剖视图。
它由膨胀机通流部分、制动器及机体三部分组成。
膨胀机通流部分是获得低温的主要部件，由涡壳、喷嘴环（导流器）工作轮（叶轮）及扩压器组成。
制冷工质从入口管线进入膨胀机的蜗壳1，把气流均匀地分配给喷嘴环。
气流在喷嘴环的喷嘴 2 中第一次膨胀，把一部分焓降转换成动能，因而推动工作轮3 输出外功。
同时，剩余的一部分焓降也因气流在工作轮中继续膨胀而转换成外功输出。
膨胀后的低温工质经过扩压器 4 排至出口低温管线中。
图5-4 中的这台透平膨胀机采用风机作为制动器。
制动空气通过风机端盖8上的入口管吸入，先经风机轮 6 压缩后，再经无叶括压器及风机涡壳7 扩压，最后排入管线中。
测速器9 用来测量透平膨胀机的转速。
机体在这里起着传递、支承和隔热的作用。
主轴支承在机体11 中的轴承座10 上，通过主轴（传动轴）5 把膨胀机工作轮的功率传递给同轴安装的制动器。
为了防止不同温度区的热量传递和冷气体泄漏，机体中还设有中间体12 和密封设备13 。
由膨胀机工作轮、制动风机轮和主轴等组成的旋转部件又称为转子。
此外，为使透平膨胀机连续安全运行，还必须有一些辅助设备和系统，例如润滑、密封、冷却、自动控制和保安系统等。
透平膨胀机培训资料最新版
透平膨胀机培训资料最新版一、引言透平膨胀机是一种常见的能量转换设备，广泛应用于航空、石油化工、电力等领域。
为了提高工作人员对透平膨胀机的理解和操作技能，特编写本培训资料，以便更好地掌握透平膨胀机的原理、结构、工作过程以及维护保养等方面的知识。
二、透平膨胀机概述1. 透平膨胀机的定义和分类透平膨胀机是一种通过透平转动来实现能量转换的机械设备，根据其用途和工作原理的不同，可以分为工艺透平膨胀机和发电透平膨胀机两大类。
2. 透平膨胀机的工作原理透平膨胀机利用高温高压气体的能量来推动透平转动，从而实现能量的转换。
其工作过程主要包括进气、压缩、燃烧、膨胀和排气五个阶段。
3. 透平膨胀机的结构组成透平膨胀机主要由透平、轴承、转子、定子、进气系统、排气系统等部件组成。
其中透平是透平膨胀机的核心部件，其结构形式包括径向透平和轴向透平两种。
三、透平膨胀机的工作过程1. 进气过程透平膨胀机的进气过程主要包括进气阀的开启、气体的进入和进气压力的控制等步骤。
2. 压缩过程进入透平膨胀机的气体在压缩过程中逐渐增加压力和温度，通过透平的转动来实现气体的压缩。
3. 燃烧过程透平膨胀机的燃烧过程主要是指燃气透平膨胀机中的燃烧过程，通过燃烧产生的高温高压气体来推动透平转动。
4. 膨胀过程透平膨胀机的膨胀过程是指高温高压气体通过透平的膨胀来释放能量，从而实现能量的转换。
5. 排气过程透平膨胀机的排气过程主要包括排气阀的开启、气体的排出和排气压力的控制等步骤。
四、透平膨胀机的维护保养1. 透平膨胀机的日常维护透平膨胀机的日常维护主要包括定期检查透平膨胀机的运行情况、清洁透平膨胀机的外表、检查润滑油的情况等。
2. 透平膨胀机的故障排除透平膨胀机在运行过程中可能会出现各种故障，如振动、温度异常、噪音增大等。
针对不同的故障情况，需要进行相应的排除措施。
3. 透平膨胀机的定期维护透平膨胀机的定期维护主要包括更换润滑油、检查轴承磨损情况、清洗冷却系统等工作，以确保透平膨胀机的正常运行。
透平膨胀机研究报告
透平膨胀机研究报告引言。
透平膨胀机是一种能够将高压气体能量转化为机械能的设备。
它利用透平叶片之间的高速转动和压缩空气之间的摩擦来实现能量的转化。
与其他热力设备相比，透平膨胀机具有高效、稳定、可靠等优点，因此在多个领域得到广泛应用。
本研究报告将从透平膨胀机的原理、性能、应用和发展等方面进行探讨。
一、透平膨胀机原理。
透平膨胀机的工作原理是利用透平叶片的高速旋转和气体的膨胀来将气体的能量转化为机械能。
气体从高压侧进入透平机，经过透平叶片的加速和摩擦，气体的内能发生变化，同时产生功。
经过叶片的膨胀过程，气体的温度和压力都降低，然后从低压侧排出。
透平机的主要部件包括透平叶片、轴承、透平机外壳、透平机从动件等。
透平叶片是透平膨胀机的核心部件，它们由金属或塑料制成，形状和数量不同，可以根据透平机的不同规格和使用条件进行选择。
透平叶片之间的摩擦会产生热量，因此透平机内部需要进行冷却。
透平机的传动系统通常由电机、齿轮或皮带传动等部件组成。
透平机的设计和制造必须充分考虑能量转化的效率、气体的压力和温度变化、透平机的噪音和振动等因素。
二、透平膨胀机性能。
1.高效性能。
透平膨胀机在能量转化方面具有高效性能，通常可达到80%以上的效率水平。
这使得透平机在能源领域得到广泛应用。
2.稳定性能。
透平膨胀机能够稳定地工作，误差较小，噪音低，摩擦损失小，具有长时间连续工作的能力。
3.可靠性能。
透平膨胀机的设计和制造必须充分考虑使用条件，才能确保机器的可靠性。
这包括透平机叶片的材料、振动和噪音的控制、气体的管理等方面。
4.多功能性能。
透平膨胀机可根据不同的需求设计不同的型号和规格，应用广泛。
常见的用途包括发电、压缩空气、冷却等领域。
三、透平膨胀机应用。
1.电力工业中，透平膨胀机被广泛应用在发电厂，其中透平机是主要的核心部件之一。
2.冷却和空调系统。
透平膨胀机通过控制气体的膨胀和压缩来实现冷却，尤其适用于大型商业建筑、医院、工厂等环境。
透平膨胀机的工作原理
透平膨胀机的工作原理透平膨胀机是一种能够将热能转化为机械能的设备，其工作原理类似于蒸汽锅炉中的汽轮机。
以下是关于透平膨胀机的工作原理的详细解释。
1. 工作介质：透平膨胀机通常使用气体或蒸汽作为工作介质。
气体或蒸汽从高压侧进入透平膨胀机，经过膨胀过程后从低压侧排出。
2. 透平膨胀机构成：透平膨胀机主要由转子和定子两部分组成。
转子是一个具有叶片的旋转部件，而定子是一个固定的环形结构。
转子和定子之间形成一个扇形的工作腔。
3. 膨胀过程：当工作介质进入膨胀机时，其高压使得转子开始旋转。
转子旋转的同时，介质通过叶片与转子之间的间隙进入并压缩。
由于转子的旋转，腔内的体积逐渐增大，气体或蒸汽由于压力差开始膨胀。
蒸汽的膨胀使得腔内压力下降，同时蒸汽的温度也降低。
4. 叶片工作：由于转子上安装有叶片，当气体或蒸汽通过叶片时会受到其作用力，从而产生一个推力。
这个推力会使得转子继续旋转，并转化为机械能输出。
另外，透平膨胀机通常采用多级扇形腔体结构，每级叶片与腔内气体或蒸汽的作用力相互叠加，从而增强了输出功率。
5. 负载调节：透平膨胀机的负载调节可以通过调整进气阀门或排气阀门的开合程度来实现。
当需要增加输出功率时，可以打开进气阀门，增加进入膨胀机的气体或蒸汽量。
相反，当需要减少输出功率时，可以关闭进气阀门，减少进入膨胀机的气体或蒸汽量。
总结：透平膨胀机通过气体或蒸汽作为工作介质，利用压力差和温度差实现能量转换。
在透平膨胀机中，气体或蒸汽通过叶片与转子之间的间隙进入并压缩，在转子的旋转下膨胀，并利用叶片的作用力转化为机械能输出。
透平膨胀机的应用十分广泛，例如用于发电厂的汽轮机、燃气轮机、船舶动力系统等。
透平膨胀机(expansionturbine)14年物理知识百科
透平膨胀机（expansionturbine）14年物理知识百科人才源自知识，而知识的获得跟广泛的阅读积累是密不可分的。
古人有书中自有颜如玉之说。
杜甫所提倡的读书破万卷, 下笔如有神等，无不强调了多读书广集益的好处。
这篇透平膨胀机(expansionturbine)14年物理知识百科，希望可以加强你的基础。
透平膨胀机（expansionturbine）透平膨胀机(expansionturbine)是利用压缩气体在通过喷嘴和工作轮时膨胀，推动工作轮回转输出外功，同时本身冷却。
林德于1934年提出了透平膨胀机制冷的原理，1939年卡皮查将它用于空气液化取得了成功。
从向心式透平膨胀机来看，当压缩气体由膨胀机进口进入透平膨胀机后，先经过透平膨胀机的喷嘴加速与导向，然后气体以很高的切向速度和很低的径向速度进入透平机转子通道，当气体经过转子时，气体将自己的动能传给转子，然后以很低的速度从转子中心排出口离开。
当气体通过转子时，同时受到一个很强的离心力，因此当气体越过这个逐渐减小的离心力场时，气体又进行一次补充膨胀，这膨胀能也传给了转子。
讨论透平膨胀机的热力学过程，假设P、V、u、T分别表示气体的压力、摩尔体积、摩尔内能和温度，而用脚标1，2，3表示气体进入透平的高压气状态、离开喷嘴进入转子时的高速气体状态以及离开转子中心时的排出气体的状态，v是气体离开喷嘴时的速度。
根据能量守恒可得：`u_1P_1V_1=u_2 P_2V_2 frac{1}{2}Mv^2`其中M为气体的摩尔质量，亦即$h_1-h_2=frac{1}{2}Mv^2$，其中h为摩尔焓。
又因h=cpT，可得，$c_p(T_1-T_2)=frac{1}{2}Mv^2$(1)气体进入转子的能量等于气体离开转子的能量加上对转子做的功。
所以有$u_2 P_2V_2 frac{1}{2}Mv^2$$=u_3 P_3V_3 frac{1}{2}Mv^2 frac{1}{2}Mv^2$上式右边第三项为转子吸收并传给转轴的气体运动的动能，右边第四项为气体克服径向离心力所作的功，此功也传给了转轴，因此可得$c_p(T_2-T_1)=frac{1}{2}Mv^2$(2)联立(1)，(2)得cp(T1-T3)=Mv2(3)所以通过透平膨胀机后气体的温度为$T_3=T_1-frac{Mv^2}{c_p}$按绝热过程又可计算得$T_3=T_1(frac{P_3}{P_1})^{frac{c_p-c_v}{c_p}}$(4)从(3)、(4)两式可得到透平膨胀机的温降及膨胀比与气体运动速度之间的关系。
透平膨胀机
透平膨胀机
透平膨胀机的工作原理
透平膨胀机是空气分离装置、天然气/石油气液化分离装置，以及低温粉碎等设备获取冷量所必需的关键部机，是保证整套装置稳定运行的心脏。
其主要原理是利用有一定压力的气体在透平膨胀机蜗壳内进行绝热膨胀对外做功而消耗气体本身的内能，从而使气体自身强烈地冷却而达到制冷的目的。
透平膨胀机输出的能量可以由同轴的增压机、压缩机、泵类以及发电机回收，或者被制动风机、油等消耗。
透平膨胀机按照结构不同可以分为轴流式和径流式。
但是除了大流量、大功率以及高温条件下的膨胀机采用轴流式之外，绝大多数透平膨胀机采用向心径流式。
透平膨胀机技术的发展
1898年英国人劳德.雷利首先提出应用透平膨胀机的设想，1930年德国人林德第一次应用单级透平膨胀机获得成功，上世纪60年代，美、德、苏等国又相应发展了小型高速、大膨胀比、高压大功率等多种用途的透平膨胀机。
70年代的能源危机促进了透平膨胀机在能量回收方面的应用。
目前，我国石油、化工、冶金、空分等行业所用的透平膨胀机大部分从国外进口。
特别是应用于石化、天然气领域的低温膨胀机，如液化石油气（LPG）、液化天然气（LNG）等工艺流程的膨胀机基本完全进口，大型空分用制冷膨胀机也主要为国外厂商垄断。
近年来，国内各透平机械制造商也在透平膨胀机领域加大研发力度，并且已取得了部分成绩。
国外膨胀机制造商在工艺流程的匹配、特殊材料的选用、制造工艺、叶片的设计试验、转子稳定性分析等关键技术方面一直没有停止过进步和发展。
特别是CFD等粘性流场分析软件和ANSYS有限元分析软件的迅速发展更是为透平膨胀机研究、设计、制造提供了强有力的技术基础。
透平膨胀机培训
一、反动式透平膨胀机：工质在工作轮中膨胀的程度 称为反动度。具有一定反动度的透平膨胀机就称反 动式透平膨胀机。
冲动式透平膨胀机：反动度很小甚至接近于零，工 作轮基本上由喷嘴出口的气流推动而转动，并对外 做功，这种透平膨胀机称为冲动式透平膨胀机。
二、根据工质在工作轮中流动的方向，透平膨胀机可 分为径流式、径-轴流式和轴流式。
五、按照透平膨胀机轴承的不同形式，可 分为油轴承透平膨胀机、气体轴承透平膨 胀机和磁轴承透平膨胀机等。
1、气体在蜗壳中的流动：进入蜗壳的介质速度较小， 蜗壳一般设计成无能量转换型，只是将气流均匀地分 配并导入喷嘴环，起导向作用。圆形和矩形截面使用 的较多，其他还有梯形、三角形截面。
2、气体在喷嘴中的流动：在透平膨胀机中为了使工作 轮能有效地获得尽可能大的动量矩。喷嘴总是按圆周 分布、且有一定的倾斜角。气体在喷嘴中完成的能量 转换约占总量的50%左右，它是膨胀机的重要部件之 一。
➢ 活塞式膨胀机是利用工质在可变容积中进行膨胀输出 外功，也称容积型膨胀机。工质在汽缸内推动活塞输 出外功，同时本身内能降低。
➢ 透平膨胀机是利用工质在流道中流动时速度的变化来 进行能量转换，也称速度型膨胀机。工质在透平膨胀 机的通流部分中膨胀获得动能，并由工作轮轴端输出 外功，因而降低了膨胀机出口工质的内能和温度。
如果工作轮叶片两侧有轮盘和轮盖，则称为闭式工作 轮。没有轮盖只有轮盘的则称为半开式工作轮。轮 盖和轮盘都没有的（轮盘只有中心部分）称为开式 工作轮。
三、按照工质在膨胀过程所处的状态，膨 胀机可分为气相透平膨胀机和两相透平膨 胀机。
四、按照透平膨胀机制动方式，可分为风 机制动透平膨胀机、增压机制动透平膨胀 机、电机制动透平膨胀机和油制动透平膨 胀机。
透平膨胀机
透平膨胀机1. 概述；2. 透平膨胀机组组成；3. 透平膨胀机本体组成；4. 透平膨胀机基本理论；5. 透平膨胀机各部分的详细结构分析；（通流部分，机体，制动端）6. 辅助设备：电、仪、控；7. 透平膨胀机操作及常见故障分析；一、 概述1、 两个概念（1）焓：PV U h +=U ：内能是动能和位能之和，动能：分子运动；位能：工质分子间的相互作用力；P ：工质压力； V ：质量体积；PV ：表示工质做功的能力；工质从一种状态到另一种状态：21h h h -=∆。
（2）熵：衡量两种状态可逆程度（理解性）； 222111,,,,T V P T V P →熵不变化：可逆程度100%； 熵增加：越大，可逆程度越低；对膨胀机来说熵增小，则说明膨胀机的膨胀效率高； 熵只有不变或增加，不会变小，即熵增原理； 透平：靠旋转作功的一类机械； 2、 工作原理绝热等熵过程如下图：工质从2211,,T P T P →，21T T >①低温工质温度下降50~70℃，焓降：21h h h -=∆ ②对外作功：h ∆转化为动能，增压机或风机的动能；3、 膨胀过程与压缩过程两个过程是互逆过程； 膨胀过程：工质：压力降低，焓值降低，温度降低，对外输出功；压缩过程：工质：压力增加，焓值增加，温度升高，需要外功；4、应用领域两种作用的利用：①低温工质：空气分离，液化装置，航空领域；②回收功：（增压轮，电机发电）高炉气（煤气透平发电），石化；制冷循环：两个等压换热过程，一个等温压缩过程，一个等熵膨胀过程；如下图： 1~2：等温压缩 2~3：等压换热 3~4：等温膨胀 4~1：等压换热 如右图：2~6，3~5 是等焓线透平膨胀机在空分中的应用：空分中冷量主要来自膨胀机，其他冷量来自节流； 低压流程：90%以上的冷量来自膨胀机； 中压流程：80%以上的冷量来自膨胀机； 高压流程：84%以上的冷量来自膨胀机； 透平膨胀机的特点：①转速高：3~4万转/分，有的气体轴承膨胀机可达70万转/分； ②体积小：表面积小；③效率高：国产：85%~87%，国外：90%以上；④无机械接触：一般轴外径小于轴承内径10~15微米。
透平膨胀机
透平膨胀机是空分设备、天然气（石油气）液化分离设备和低温破碎设备获得冷却能力的关键部件。
确保整个设备的稳定运行是我们的心脏。
原理其主要原理是在透平膨胀机中利用一定的气体压力进行绝热膨胀，做外部功，消耗气体本身的内能，使气体本身得到强烈冷却，达到制冷的目的。
当用气缸抽气时，我们会发现气缸体是加热的。
这是因为活塞压缩气体释放热量。
否则，原理类似于膨胀机（更准确地说，活塞式膨胀机）。
涡轮膨胀机输出的能量由同轴压缩机回收或由制动风扇消耗。
预防性治疗失败原因造成转速表指示不正确的原因一般有两个：一是由于扩展器本身故障导致转速表指示异常，常伴有严重的扩张器异响。
另一个原因是磁电传感器的故障。
磁电传感器安装在制动风扇端盖的中间。
风扇由两个带线圈的永磁体组成。
根据磁电感应原理，如果线圈接地短路或内部绝缘受潮损坏，转子旋转时，切断磁力线产生的感应电流会发生变化，从而导致测量速度不准确。
高阻表可用于测量接地电阻和线圈接线的绝缘程度，以便准确诊断。
膨胀机转速表在0-40℃的环境温度下能正常工作，温度过低或过高，不利于转速表的测量。
在加热分馏塔时，膨胀机没有被拆除。
即使风机排气门关闭，冷风阶段的空气温度仍远低于0℃，而后期加热阶段的空气温度仍高于40℃，这两种温差较大的气体长期充满风机系统，磁电传感器的线圈受影响最大。
如果反复加热线圈，线圈将受潮且未绝缘接地短路故障。
在这种情况下，转速表指示将减速并低于实际速度。
转速表本身的故障是非常罕见的。
如果转速表指示不正确，可以判断是否是机械故障引起的，应拆下膨胀机进行检查。
如机械系统无异常，可凭经验操作，速度显示低。
由于转速超高，不必担心膨胀机自动停机，会导致分馏塔压力升高，威胁分馏塔的安全。
膨胀机的压力和温度可以保持在正常范围内。
风扇叶片和风扇端盖之间的严重摩擦是风扇叶轮损坏的直接原因。
这种故障仅在风扇叶轮的螺母明显松动时发生。
螺母通常是自锁的，当静载荷和工作温度变化不大时，螺母不会自动松动。
透平膨胀机
透平膨胀机是空分设备、天然气(液化石油气)分离设备和低温破碎设备获取冷能所必需的关键部件，是保证成套设备稳定运行的心脏。
其主要原理是将具有一定压力的气体在透平膨胀机中绝热膨胀，向外做功，消耗气体本身的内能，冷却气体本身，达到制冷的目的。
分类。
按轴承形式可分为气浮膨胀机和油浮膨胀机。
气体轴承膨胀机适用于高速、轻载、小流量的小型设备，油润滑轴承适用于大流量、重载、低速的设备。
根据气膜承载原理，气体轴承分为静压轴承和动压轴承。
气体轴承以其功耗低、适用转速范围广、对工质气体无污染、设备简单等优点得到了广泛的应用，提高其承载能力和稳定性已成为世界各国研究人员的研究热点。
气体轴承透平膨胀机。
气体轴承透平膨胀机运行平稳、转速高、效率高，不需要维修、保养、检修等，适用于空气、氢气、氦气、天然气和各种混合气体。
目前，自行设计生产的气体轴承膨胀机已应用于空分设备、化工尾气回收、天然气液化装置、氦气制冷机等，并可根据用户的各种特殊要求和特殊气体进行设计生产。
氦轴承透平膨胀机。
氦气轴承透平膨胀机的润滑介质为氦气。
由于其特殊的气体性质，具有小分子、低粘度的特点，增加了提高其承载能力、保持高效稳定运行的难度。
低温系统关键技术小组的科研人员完成了KM3、KM4等空间环境模拟用氦气轴承透平膨胀机和氦气制冷系统的设计与制造。
氦液化器使用的最小的氦气轴承透平膨胀机转子直径为7 mm，转速为56万转/分。
2012年，应用于在20K(即-253℃)下提供2000W 冷能的氦气透平膨胀机成功完成了各项低温性能试验。
氦气透平膨胀机稳定性好，转速、流量、透平出口温度均达到设计要求，最高转速达118,700rpm，绝热效率达73%以上。
2014年，应用于20K提供10000 W冷能的氦气制冷机透平膨胀机通过验收，转速82000rpm，绝热效率78%以上。
因此，形成了具有自主知识产权的大型氢氦低温制冷关键技术--高性能、高稳定性氦气透平膨胀机的设计、制造及控制技术。
透平膨胀机的工作原理
透平膨胀机的工作原理
透平膨胀机是一种能够将热能转化为机械能的设备，其工作原理基于透平机械的机械能转换原理。
具体工作原理如下：
1. 压缩空气进入：透平膨胀机的工作开始于压缩空气的进入。
通常，空气是通过管道或其他进气系统引入透平膨胀机的。
2. 缩小截面积：进入透平膨胀机后，空气通过流道进入一个扩散段，这个扩散段的截面积随着流动的方向逐渐扩大。
这样做的目的是降低空气的速度，增加空气在透平内部的停留时间，使得热量能够被更有效地传递给空气。
3. 热能转化：在透平膨胀机内部，空气会与热源接触，例如高温的燃气、蒸汽或其他热源。
由于热传导，空气的温度上升，从而将热能转化为空气的内能。
4. 驱动转子旋转：透平膨胀机内部包括一个或多个转子，每个转子都有一系列叶片。
当空气被加热并达到高温高压状态后，它被引导通过转子的叶片。
空气的高压作用下，叶片开始旋转，并传递动能给转子。
5. 输出机械能：转子通过旋转从热能转化为机械能。
这个旋转过程驱动了连轴器或其他机械装置，使其进行所需的工作，例如驱动发电机、压缩机或其他负载设备。
6. 排出废气：在转子内部完成能量转换后，空气会经过一个排气系统从透平膨胀机中排出。
排出的废气通常是温度较低、压
力较低的空气。
通过这样的工作原理，透平膨胀机将热能转化为机械能，实现了能量的有效利用。
它广泛应用于各个领域，如发电、化工、热能回收等。
透平膨胀机
透平膨胀机透平膨胀机是空气分离设备及天然气（石油气）液化分离设备和低温粉碎设备等获取冷量所必需的关键部机，是保证整套设备稳定运行的心脏。
透平膨胀机 Turboexpanders1939年，Kapitsa(卡皮查)院士发明了世界上第一台高效率(等熵效率>80％)径流向心反动式透平膨胀机，从而，实现了空分装置的全低压液化循环，即卡皮查循环。
目前向心度较大的反动式透平膨胀机并没有达到它本身通过气量的极限值，特别是因为它的结构简单，又有很高的等熵效率，所以它被广泛地应用在目前国、内外低温技术上。
作用空分设备的心脏部机之一，由气体在膨胀机中等熵膨胀而制取冷量，补充系统冷损。
工作的对象主要是气体。
当气体具有一定的压力和温度时。
就具有一定的能量，即由压力而体现的势能与由温度所体现的动能。
这两种能量总称为内能，而膨胀机主要的作用是利用气体通过膨胀机的过程中的内能降低并对外输出功。
并由于气体内能的降低并对外输出功使气体的压力和温度大幅度降低从而达到制冷与降温的目的。
工作原理根据能量转换和守恒定律可知，气体在透平膨胀机内进行绝热膨张对外作功时，气体的能量焓值一定要减少，从而使气体本身强烈地冷却，而达到制冷的目的。
透平膨胀机的实际制冷量总比理论制冷量要小，因此，膨胀机的效率总是小于1。
膨胀机的效率越低，则在相同进、出口压力和进口温度下，膨胀机的单位工质制冷量越小，反映出膨胀机的温降效果越小。
透平膨胀机输出的能量由同轴的增压机、发电机回收或制动风机、油等消耗。
工作方式气体降温在喷咀及叶轮中完成。
喷咀是一种由多个精心设计的叶片所组成的喷射通道（即喷咀流道）。
当高压的气体通过喷咀流道时，由于喷射作用使气体的速度迅速上升并可达到音速。
叶轮是一个由多个叶片所组成轮子，气体从半径方向流入，而从与主轴轴线平行方向流出，称为径轴流叶轮。
叶轮中每两个叶片围成一个通道。
叶轮的通道是经过精心的设计，而且是渐渐扩大的。
叶轮接受从喷咀出来的高速气体，由于喷咀出来的气体其速度达到或超过音速，而且温度已经大幅度降低，当高速气体冲击叶轮的叶片时，使叶轮高速转动。
增压透平膨胀机简介
• 油冷却器，一般一年进行一次清洗。如果
冷却水不干净，清洗次数还要增加。
• 油过滤器，如发现过滤器阻力明显增加，
就应进行清洗或更换滤芯。
• 增压机后冷却器，一般一年清洗一次，如
工作时发生窜漏，阻力突然增大，换热效 果变差，则应立即检查原因并加以检修。
增压机回流阀
• 设置该阀有以下三个用途：
a. 压力调节：根据空分流程的要求，一般希望 增压机出口压力保持恒定，阀的开大或关小，可 使压力降低或升高，该阀在仪控系统自动控制下 则可达到压力恒定的目的。
b. 防喘振：增压机在一定的进口流量和转速下， 当进口流量小到一定数值时，机器会发生喘振， 此时压力会大幅度波动，并发出强烈的“喘气” 声响和振动，将引起机器损坏，为防止这种情况 出现，该阀会在进口流量小到一定数值时自动打 开。所给定的防喘振流量是根据进口压力，进口 温度，转速均为额定值的情况，当这些条件不同 时，对防喘振流量值应予修正。
• 轴承：轴承型面是精心设计并通过机械加
工而保证的。因此其内孔和止推面都不允 许进行任意修正，如果发现由于暂时超负 荷或润滑不良而引起轴承损伤，就应更换 轴承。
• 增压机叶轮：如供应的气体不干净将引起
增压机叶片的磨蚀，以致破坏平衡，这种 情况与膨胀机叶轮动平衡破坏相类似。 需要说明的是，无论是膨胀机叶轮、增压 机叶轮或其它零部件需要更换时，必须更 换整个转子而不能单独更换叶轮或其它零 部件。
在危急情况下，膨胀机仪控系统联锁即切断 电磁阀电源，使紧急断阀快速关闭与此同时增压 机回流阀自动全开。
增压机后冷却器
为了将增压机出口高温气体冷却以达 到空分流程的要求，设置了其冷却器，用 冷却水进行冷却，调节进水量可以达到调 节出口气体温度的目的，冷却器工况的控 制根据其技术参数和流程需要来进行。
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膨胀机简介
透平膨胀机制冷的基本原理根据能量转换和守恒定律可知，气体在透平膨胀机内进行绝热膨张对外作功时，气体的能量焓值一定要减少，从而使气体本身强烈地冷却，而达到制冷的目的。
透平膨胀机的实际制冷量总比理论制冷量要小，因此，膨胀机的效率总是小于1。
膨胀机的效率越低，则在相同进、出口压力和进口温度下，膨胀机的单位工质制冷量越小，反映出膨胀机的温降效果越小。
在实际操作中，应该了解哪些因素影响膨胀机的效率，以便尽可能保证膨胀机在高效率下运转。
膨胀机的效率高低取决于膨胀机内的各种损失的大小。
由于各种损失的存在，使气体对外做功的能力降低。
而这些损失(如摩擦、涡流等)又以热的形式传给气体本身，使气体的出口温度升高，温降效果减小。
其损失主要有以下几种：
1)流动损失。
气流流过导流器和工作轮时，由于流道表面的摩擦、局部产生漩涡、气流撞击等产生的损失属于流动损失。
流动损失的大小与流道形状是否与气流流动方向相适应、表面光洁程度等因素有关。
流道除了与设计、制造技术水平有关外，膨胀机内流道的磨损、杂质在表面积聚、转速变化而使气流进入叶轮时产生的撞击等，都会增加流动损失。
一般情况下，导流器内的流动损失约占总制冷量的5%，工作轮内的流动损失约占总制冷量的6%。
2)工作轮轮盘的摩擦鼓风损失。
工作轮在旋转时，轮盘周围的气体对叶轮的转动有一摩擦力，轮盘将带动气体运动。
由此产生的摩擦热将使气体的温度升高，这种损失称为摩擦鼓风损失。
它与工作轮的直径及转速等因素有关，一般占总制冷量的3%～4%。
3)泄漏损失。
泄漏损失包括内泄漏和外泄漏两种，如图71所示。
内泄漏是指一部分气体经过导流器后不通过叶轮膨胀，而直接从工作轮与机壳之间的缝隙漏出，与通过叶轮膨胀的气体汇合。
这小股泄漏气体未经过叶轮的进一步膨胀，温度较高，因而使膨胀机的制冷量减小，降低了膨胀机的效率。
内泄漏量的大小取决于转子与机壳之间的间隙，因此在安装时必须严格控制在规定公差范围之内。
外泄漏是指通过轮盘后部沿轴间隙向外泄漏出的气体。
这部分气体的泄漏对膨胀机的效率没有影响，但是将减少总的制冷量。
同时外漏气体的冷量也无法回收，所以它对产冷的影响是很大的。
外泄漏量的大小与密封装置结构、间隙以及是否通压力密封气有关。
4)排气损失。
通过膨胀机的气体在出口还具有一定的速度，叫做余速。
余速越高，能量损失也越大，这部分损失叫做排气损失或余速损失。
排气损失不仅与设计有关，在运转过程中当转速变化偏离设计工况时，也会使气流出口速度增加，效率降低。