透平膨胀机
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。
气体轴承透平膨胀机工作原理
气体轴承透平膨胀机工作原理
嘿，朋友们！今天咱来聊聊气体轴承透平膨胀机的工作原理，这可超级有意思呢！
想象一下啊，气体轴承透平膨胀机就像是一个特别厉害的能量魔法师！它是怎么工作的呢？简单来说，就像是一场巧妙的舞蹈。
比如说，气体就像是一群活力满满的小精灵，它们欢快地涌入透平膨胀机这个大舞台。
然后呢，透平就像是一位出色的舞者，在气体的推动下开始旋转，哇，那速度，简直了！这不就好比是你在操场上尽情奔跑的感觉吗？
再来说说这气体轴承，它就像是给透平舞者穿上了一双神奇的舞鞋，让它能轻松又顺畅地舞动起来。
而且哦，这双“舞鞋”还特别厉害，不用润滑油就能让透平旋转得稳稳当当。
你说神奇不神奇？
在这个过程中，膨胀机就像一个大力士，把气体的能量充分释放出来，带动着各种设备运行。
哎呀，这真的是太了不起了！想象一下，如果没有它，我们的生活中好多东西都会变得不一样呢！
你看，气体轴承透平膨胀机不就是这样一个默默工作却超级重要的存在吗？它在很多领域都发挥着巨大的作用，比如制冷、空分等等。
就好像我们生活中的一些幕后英雄，虽然不被大家常常提及，但却至关重要，难道不是吗？
所以说啊，这气体轴承透平膨胀机的工作原理真的是太酷了！它就像一个神奇的机器，为我们的生活和工业带来了那么多的便利和进步！咱可得好好感谢它呢！。
透平膨胀机制冷原理
透平膨胀机制冷原理
透平膨胀机是一种利用气体的膨胀来实现制冷的装置。
其工作原理基于热力学第一定律和第二定律。
首先，透平膨胀机通过压缩机将制冷工质(一般为制冷剂)压缩成高温高压气体。
然后，将高温高压气体输入到膨胀机中。
膨胀机内部有一个透平叶轮，当高温高压气体通过叶轮时，气体的内能被转换为动能，从而推动叶轮转动。
透平叶轮与发电机或压缩机直接相连，通过叶轮的转动产生机械功或电功，实现能量转换。
在透平叶轮的作用下，高温高压气体膨胀为低温低压气体。
由于能量守恒定律，气体的内能减少，同时温度也降低。
膨胀后的气体一般以液体或气体形式排出，作为焚烧废气或继续进行能量转换的过程。
总体来说，透平膨胀机制冷原理是通过将高温高压气体经过透平叶轮膨胀，将气体的内能转换为动能的同时降低温度，从而实现制冷的目的。
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。
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，使气体自身冷却达到制冷的目的。
分类按照轴承形式可以分为气体轴承膨胀机和油轴承膨胀机。
气体轴承膨胀机适用于高速轻载小流量的小型设备中，油润滑轴承则适用于大流量重载荷低速工况设备中。
按照气膜承载力产生原理，气体轴承又分为静压轴承和动压轴承。
由于气体轴承功耗低、适用速度范围广、对工质气体无污染及设备简单等优点而被广泛应用，其承载能力及稳定性的提高成为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稳定，转速高，效率高，无须维修、保养、拆检等，适用于空气、氢气、氦气、天然气及各种混合气体。
目前自主设计、生产的气体轴承膨胀机已经配套应用于空分设备、化工尾气回收、天然气液化装置、氦制冷机等，并可以针对用户各种特殊要求、特殊气体设计生产的气体轴承透平膨胀机。
氦气轴承透平膨胀机氦气体轴承透平膨胀机的润滑介质为氦气，由于氦气特殊的气体性质，其分子小粘度低，使得提高其承载力的同时保持高稳定运转更加困难。
低温系统关键技术组的研究人员经过科研攻关，先后完成KM3、KM4等空间环境模拟用氦气体轴承透平膨胀机及氦制冷系统的设计制造，最小的用于氦液化器上的氦气体轴承透平膨胀机转子直径7mm，转速高达56万转/分。
2012年，应用于20K（即-253℃）温度下提供2000W冷量的氦气制冷机上的氦气透平膨胀机已顺利完成各项低温性能试验。
氦透平膨胀机表现出很好的稳定性，转速、流量、透平出口温度均已达到设计要求，最高转速达到11.87万转/分钟，绝热效率达到73%以上。
2014年，应用于20K温度下提供10000W冷量的氦气制冷机上的透平膨胀机完成验收，转速82000rpm，绝热效率78%以上。
由此，形成了具有自主知识产权的大型氢氦低温制冷的关键技术—高性能高稳定性氦透平膨胀机的设计、制造与调控技术。
透平膨胀机的等熵效率
透平膨胀机的等熵效率一、透平膨胀机的基本原理透平膨胀机是一种能够将气体压缩或膨胀的机械设备。
其基本原理是利用转子和静子之间的间隙，将气体引入并在旋转时进行压缩或膨胀。
透平膨胀机广泛应用于石油化工、电力、航空航天等领域。
二、等熵过程的定义与特点等熵过程是指在没有热量流入或流出的情况下，气体经历的一种可逆过程。
在等熵过程中，气体内部能量不断变化，但由于没有任何能量转移，所以系统总能量保持不变。
此外，在等熵过程中，还有以下几个特点：1. 气体内部无摩擦；2. 没有任何形式的传热；3. 系统总能量不变。
三、透平膨胀机的等熵效率定义透平膨胀机的等熵效率是指在理想情况下，透平膨胀机在进行等熵过程时所达到的实际功率与其最大功率之比。
即：$$\eta_{is} = \frac{W_{is}}{W_{max}}$$其中，$W_{is}$为透平膨胀机在等熵过程中所达到的实际功率，$W_{max}$为透平膨胀机在最大功率时的功率。
四、等熵效率的计算方法透平膨胀机的等熵效率可以通过以下公式进行计算：$$\eta_{is} = \frac{T_1 - T_2}{T_1 - T_{2s}}$$其中，$T_1$为入口温度，$T_2$为出口温度，$T_{2s}$为理论出口温度。
理论出口温度是指在等熵过程中，气体从入口到出口所经历的压力变化所对应的温度。
其计算公式如下：$$T_{2s} = T_1\left(\frac{P_2}{P_1}\right)^{\frac{k-1}{k}}$$其中，$k$为气体比热比，$P_1$为入口压力，$P_2$为出口压力。
五、影响透平膨胀机等熵效率的因素透平膨胀机等熵效率受到多种因素的影响。
以下是一些常见因素：1. 入口温度：入口温度升高会导致气体密度降低，从而降低等熵效率；2. 出口压力：出口压力升高会导致气体密度增加，从而提高等熵效率；3. 转速：转速越高，透平膨胀机的等熵效率越高；4. 气体比热比：气体比热比越大，透平膨胀机的等熵效率越高。
透平空压机同轴膨胀机工作原理
透平空压机同轴膨胀机工作原理朋友，今天咱们来唠唠透平空压机同轴膨胀机的工作原理，这可挺有趣的呢！咱先来说说透平空压机。
这透平空压机啊，就像是一个超级大力士在吹气。
它主要是把空气给压缩起来。
你想啊，就像你吹气球，你越用力吹，气球里的气就越密集，压力就越大。
透平空压机也是这样，不过它可比咱们吹气球厉害多啦。
它有一个叶轮，这个叶轮就像一个超级大风扇，呼呼地转着。
当空气被叶轮吸进去的时候，叶轮快速转动产生的离心力就把空气往四周甩，这样空气就被压缩了。
而且啊，这个过程中，空气的速度也变得特别快，压力也就跟着升高了。
这个时候的空气就像是一群被赶着走的小绵羊，挤在一起，压力越来越大。
那这个和同轴膨胀机有啥关系呢？这就像是一对好伙伴，它们同轴呢，就像两个人手拉手一起工作。
再来说说膨胀机。
膨胀机可就像是一个魔术师啦。
经过透平空压机压缩后的空气，来到膨胀机这里。
膨胀机里也有叶轮，不过这个时候的情况有点不一样。
空气进入膨胀机后，它的压力可是很高的。
这时候，空气就像是被关在小笼子里很久的小鸟，突然有了空间可以飞出去啦。
空气在膨胀机里膨胀，压力降低的同时，它的能量就被释放出来了。
这个能量就会让膨胀机的叶轮转动起来。
你看，是不是很神奇？就像气球放气的时候，气体会把气球吹得乱动一样，这里是高压空气在膨胀机里释放能量让叶轮转动。
而因为它们是同轴的，透平空压机的叶轮和膨胀机的叶轮在同一根轴上。
透平空压机压缩空气的时候，消耗了能量，让轴转动，这个转动的力量就传递到膨胀机这边。
膨胀机利用这个转动，再加上空气膨胀释放的能量，又反过来给整个系统做一些贡献。
比如说，它可以回收一部分能量，让整个系统运行得更高效。
这就好比两个人合作干活，透平空压机先出力气把空气压缩好，就像一个人先把东西搬起来。
然后膨胀机就利用这个被压缩的空气来发挥自己的本事，把能量释放出来，还能让轴继续转得更顺畅，就像另一个人把搬起来的东西再巧妙地利用起来，让整个工作完成得更好。
透平膨胀机培训资料最新版
透平膨胀机培训资料最新版透平膨胀机是一种常见的动力设备，广泛应用于航空、航天、能源等领域。
它以其高效、可靠的特点备受青睐。
为了更好地了解和掌握透平膨胀机的工作原理和操作技巧，培训资料的更新与完善显得尤为重要。
一、透平膨胀机的工作原理透平膨胀机是一种基于透平原理工作的设备。
透平膨胀机通过将高压气体进入透平机组，利用气体的膨胀来驱动透平转子旋转，从而产生动力。
透平机组由固定叶片和转动叶片构成，通过气体的压力差来实现能量转换。
透平膨胀机的工作原理类似于蒸汽轮机，但其工作介质可以是气体或液体。
二、透平膨胀机的应用领域透平膨胀机广泛应用于航空、航天、能源等领域。
在航空领域，透平膨胀机被用于飞机的辅助动力装置，为飞机提供电力和空调等服务。
在航天领域，透平膨胀机被用于航天器的推进系统，帮助航天器实现姿态调整和轨道变换。
在能源领域，透平膨胀机被用于燃气轮机的废热回收系统，提高能源利用效率。
三、透平膨胀机的操作技巧1. 安全操作：在操作透平膨胀机时，首先要确保设备处于安全状态。
操作人员应熟悉透平膨胀机的安全操作规程，并严格按照规程进行操作。
在操作过程中，要注意观察设备运行状态，及时发现并处理异常情况。
2. 维护保养：透平膨胀机的维护保养工作对于设备的正常运行至关重要。
定期检查设备的润滑系统、冷却系统和密封系统，确保其正常运行。
同时，及时清理设备的积尘和异物，保持设备的清洁。
3. 故障排除：在透平膨胀机运行过程中，可能会出现各种故障。
操作人员应熟悉透平膨胀机的常见故障及其排除方法，能够迅速判断故障原因，并采取相应措施进行修复。
同时，要及时记录故障信息，为后续的维修工作提供参考。
四、透平膨胀机培训资料的更新与完善随着技术的不断发展和应用领域的不断扩大，透平膨胀机培训资料的更新与完善显得尤为重要。
培训资料应包括透平膨胀机的工作原理、应用领域、操作技巧等方面的内容。
同时，培训资料还应结合实际案例，以便操作人员更好地理解和应用知识。
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。
透平膨胀机工艺流程
透平膨胀机工艺流程透平膨胀机是一种用于加工金属材料的设备，它通过透平膨胀的方式，将金属材料加工成所需的形状和尺寸。
透平膨胀机工艺流程是指在使用透平膨胀机进行加工时所需遵循的一系列步骤和工艺流程。
下面将详细介绍透平膨胀机工艺流程的各个环节。
1. 材料准备。
在进行透平膨胀机加工之前，首先需要准备好待加工的金属材料。
这些材料通常是钢、铝、铜等金属材料，需要根据加工要求进行切割和预处理，以确保材料的尺寸和形状符合加工要求。
2. 设备调试。
在进行加工之前，需要对透平膨胀机进行设备调试。
这包括检查机器的各个部件是否正常运转，调整加工参数，确保设备的稳定性和安全性。
3. 加工工艺设计。
在进行加工之前，需要进行加工工艺设计。
这包括确定加工的工艺路线、加工顺序、加工参数等，以确保加工的质量和效率。
4. 加工操作。
一切准备就绪后，可以开始进行加工操作。
操作人员需要根据工艺要求，将待加工的金属材料放置在透平膨胀机的工作台上，并根据加工工艺设计进行操作。
这包括调整加工参数、启动设备、监控加工过程等。
5. 质量检验。
在加工完成后，需要对加工件进行质量检验。
这包括检查加工件的尺寸、形状、表面质量等，以确保加工件符合要求。
6. 产品包装。
经过质量检验合格的加工件，需要进行产品包装。
这包括对加工件进行清洁、防锈处理，并进行适当的包装，以确保产品的安全运输和储存。
以上就是透平膨胀机工艺流程的各个环节。
在实际加工中，需要严格遵循这些步骤和工艺流程，以确保加工的质量和效率。
透平膨胀机作为一种重要的加工设备，在金属加工行业中具有广泛的应用前景。
通过不断优化工艺流程和提高设备性能，可以进一步提高加工效率和产品质量，满足市场的需求。
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
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。
透平膨胀机工作原理
透平膨胀机工作原理透平膨胀机是一种利用气体或蒸汽能量来产生功的装置。
它利用透平叶片的转动来将流体的动能转化为机械能。
透平膨胀机的工作原理是基于透平叶片的旋转和流体的膨胀过程，下面将详细介绍透平膨胀机的工作原理。
首先，透平膨胀机包括一个旋转的轴和上面安装的叶片。
当流体（气体或蒸汽）进入透平膨胀机的时候，它会被叶片的旋转所带动。
这些叶片被设计成特定的形状，以便能够将流体的动能转化为机械能。
当流体通过叶片时，它会产生一个推力，从而使叶片旋转。
这个旋转的运动最终会驱动连接在轴上的机械装置，从而产生功。
其次，透平膨胀机的工作原理还涉及到流体的膨胀过程。
当流体通过叶片时，它会经历一个膨胀的过程。
在这个过程中，流体的压力和温度会发生变化。
通常情况下，流体在通过叶片后会膨胀成为低压低温的状态。
这种膨胀过程是透平膨胀机能够产生功的关键。
因为在流体膨胀的过程中，它会释放能量，这些能量最终被转化为机械能。
最后，透平膨胀机的工作原理还涉及到透平叶片的设计和材料选择。
透平叶片通常被设计成扇形或螺旋形，以便能够最大限度地利用流体的动能。
此外，透平叶片通常由耐高温和高压的材料制成，以便能够承受流体的冲击和高速旋转的力量。
总的来说，透平膨胀机的工作原理是基于透平叶片的旋转和流体的膨胀过程。
通过这种方式，透平膨胀机能够将流体的动能转化为机械能，从而产生功。
透平膨胀机在工业生产中有着广泛的应用，例如在发电厂和化工厂中都可以看到它的身影。
通过了解透平膨胀机的工作原理，我们可以更好地理解它在工程领域中的作用和应用。
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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。
轮盖和轮盘都没有的(轮盘只有中心部分)则称开式工作轮。
根据一台膨胀机中含的级数多少，可分为单级透平膨胀机和多级透平膨胀机。
为了简化结构，减少流动损失，径—轴流式透平膨胀机一般都采用单级或由几台单级组成的多级膨胀机。
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。
按照透平膨胀机的制动方式，可分为风机制动透平膨胀机、增加制动透平膨胀机、电极制动透平膨胀机和油制动透平膨胀机。
根据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等。
现代空分设备上普遍采用的是向心径—轴流反动式透平膨胀机，它具有级的比焓降大，允许转速高，结构简单和效率高等特点。
3、透平膨胀机的基本方程和工作原理。
①基本方程实际气体流动的理论基础主要是由状态方程、连续性方程、动量方程和能量守恒方程建立起来的。
a.状态方程对于空分设备来说，透平膨胀机是一种低温机械，膨胀机的出口状态通常接近冷凝温度，有时出口气体已带有部分液体。
这样在计算时就必须考虑到实际气体的影响。
实际气体的状态方程形式有很多的，大多数都很复杂，不便于工程上的计算。
相对来说，在空分设备用透平膨胀机的计算中，利用压缩性系数Z来对理想气体状态方程进行修正是最方便的，精确也满足要求。
PV=ZRTP—绝对压力，PaV—气体比体积，m³/kgR—气体常数，J/(kg·k)T—气体温度，kb.连续性方程在透平膨胀机流道中，一般流道过程可简化为一元稳定管流。
在一元稳定流动时，如果在流体经过的任意两截面间即没有流体加入，也没有流体排出，则在流道管内的每一个与流速方向垂直的截面上单位时间内流过的流体质量始终不变。
m=ρ1c1f1=ρ2c2f2 =常数m——质量流量(膨胀气量)kg/sρ——气体密度kg/m³c1、c2——气体在两个状态下的速度，m/sf——垂直于c的流道截面积，㎡从式中很容易看出，当流体体积、流量vc=mρ1一定时，流道面积和气体速度成反比关系。
c.动量方程在透平膨胀机的固定流道(比如喷嘴和扩压器)中，对于一元稳定流动，如式中所表示的动量方程得到广泛的应用。
1/2(C22-C12)=k/(k-1)ZRT[1-(P2/P1)n/n-1]上式适用于摩擦的不可逆绝热流程。
对于某一旋转速度工作的膨胀机工作轮来说，可以导出一元稳定流动时的动量方程式：h1-h2=(w22-w12)/2+(u12-u22)/2式中：h1-h2—工质在两个状态下的比焓J/kgw1，w2——工质在两个状态下的相对速度m/su1,u2——工质在两个状态下的牵连速度(圆周速度)m/s 上式是计算透平膨胀机工作轮中流体流动的重要公式，它适用于一元稳定流动绝热非等熵热力过程。
在工作轮的进出口相对速度w1和w2相同条件下，可以看出不同形式工作轮的工作情况。
不同形式工作轮的工作情况由此可见，向心径流式工作轮具有最大的比焓降和温降。
d.能量守恒方程根据能量守恒定律，当工质在绝热膨胀过程中，与外界既无热量交换，又无动能传递，则膨胀过程始终的单位质量是不变的，即：h1+C12/2=h2+C22/2=常数式中C12/2，C22/2——工质在两个状态下的动能，J/kg在透平膨胀机中，喷嘴和扩压器是固定元件，其内工质流速度的增加和减少是由工质的比焓变化来实现的。
所以在理想情况下，工质在喷嘴和扩压器中的流动过程就属于这类流动。
4、工作原理：透平膨胀机是一种高速旋转的热力机械，它是利用工质流动时速度的变化来进行能量转换的，因此也称为速度型的膨胀机。
它由膨胀机通流部分，制动器及机体三部分组成。
工质在透平膨胀机的通流部分中膨胀机获得动能，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。
透平膨胀机主机剖面示意如图：膨胀机工质由进气管进入蜗壳，被均匀的分配进入喷嘴，经过喷嘴膨胀，降低了压力和温度后进入工作轮，在工作轮中工质进一步膨胀做功然后经由扩压器排入膨胀机的出口管道，而膨胀功则由工作轮相连的主轴向外输出。
由膨胀机主轴输出的能量可被用于驱动1台压缩机或1台发电机，如果输出的能量较小，则可用风机或由制动器来平衡能量，以使透平膨胀机有一个稳定的运行条件。
各参数在膨胀机通流部分的变化趋势，如图示：5、膨胀机的通流部分膨胀机通过流体部分是指膨胀机在整个膨胀过程中所流经的部分，如图所示，是工质进行能量转换的主要部件。
膨胀工质在通流部分膨胀降温，同时将内能转换成外功输出。
①气体在蜗壳中的流动进入蜗壳的介质速度较小，且蜗壳一般设计成无能量转换型，只是将流体均匀地分配并导入喷嘴环，起导向作用。
故保证蜗壳内出口介质的轴对称流动是蜗壳形式的基本设计条件。
圆形和矩形截面蜗壳使用的比较多，其他形式还有梯形、三角形截面等。
②气体在喷嘴中的流动喷嘴是由1组喷嘴叶片均匀分布而成的1组叶珊。
在透平膨胀机中为了使工作轮能有效的获得尽可能大的动量矩，喷嘴总是按圆周分布，并且有一定的倾斜角。
气体在喷嘴中完成的能量传换约占总量的50%左右，它是透平膨胀机的主要部件之一。
从结构上看喷嘴由三部分组成：进口段、主体段和出口段。
.进口段是把从蜗壳出来的气体导入喷嘴主体，在进口段去留速度较小，能量转换很少。
主体段是气体膨胀的主要部分，根据膨胀比的大小可以使收缩型通道，也可以是缩—放型通道。
出口段是由出口正截面，单侧的叶型面和出口圆弧面组成的一个近似三角形的部分。
实质上它是一段不完善的喷嘴流道，常称为斜切口。
斜切口的形状将影响从喷嘴主体段出来气流的大小和方向。
a. 速度系数气体在喷嘴内的实际流动过程不是等熵过程，流动损失是不可避免的，不仅有气体和壁面的摩擦，还有气流内部相互间的摩擦，这就引起了气流内部的能量交换。
气流的实际出口速度C 1理想的出口温度C 1s,动能转换成热量而使焓降减少。
对于透平膨胀机来说，实际焓降的减少就意味着制冷量的减少。
这一损失通常用速度系数φ来反应。
即φ=C 1/C 1s,速度系数φ是一个综合性的经验损失系数，它的影响因素很多，如喷嘴的结构尺寸，叶片形状，加工质量和气流参数等。
对于现代大中型透平膨胀机来说，透平系数φ一般在0.92-0.98之间。
b. 喉部和临界截面曲连续性方程的动量方程可以得到一元稳定等熵流动方程式;⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛==K 1-K 0K2000P P -1P P 1-K K 2RT Z 非P f m对于某一工质，在稳定流动时，m,Po,Zo,To,R都是常数，式中表述了流道面积f与膨胀过程中压力P的关系。
流量密度m/f和压力比P/Po的变化关系如图：m/f(m/f)流量密度和压力比关系从式中看，当P/Po=0和P/Po=1时，m/f=0；当0＜P/Pa＜1时，m/f总大于0.很明显在这当中存在1个值P/Po=P*/Po使所对应的流量密度达到最大值(m/f)max。
也就是说，当m不变时，流道截面积f达到最小值。
通常把喷嘴流道的最小截面称为喉部截面，而把当地气流速度等于该地音速的那个截面积称为临界截面。
有计算可知，在不考虑损失等熵流动时，出现最大流量密度时的截面(喉部截面)与临界截面相重合。
但流动过程存在摩擦，使喉部截面上的气流实际速度小于当地音速，即该截面与临界截面不重合。
也就是说存有摩擦的绝热流动中，膨胀比减小了，且临界截面出现在喉部截面之后。
c.斜切口膨胀所谓斜切口是指喷嘴叶片由于斜放置，而在出口部存在着一段不完善的喷嘴流道。
它对于气流的大小和方向有着重要的影响，必须加以考虑。
气体在喷嘴的斜切口发生的附加膨胀如图，虽然斜切口一边有限流壁面，而另一边是敞开的。
当喷嘴前后压力比大于临界压力比时，气体在斜切口不发生附加膨胀。
但喷嘴压力小于临界压力比时，则在收缩型喷嘴的斜切口中，气流还将出现附加膨胀而加速，气流朝敞开边偏离ε角。
这时喷嘴斜边口出口气角α1，等于喷嘴流道中中心线切斜角α11与偏离角ε之和即：α1=α11+εd.在变负荷下的工作在空分设备实际运行中，很少有膨胀机运行在设计工况下，产量有时经常需要调节。
在空分设备启动过程也是如此，膨胀机往往在偏离设计工况下运行。
分析由b式中可以看出，流量与喷嘴出口截面积及进口压力成正比，与进口温度的平方根成反比。
而空分设备运行中透平膨胀机的进口压力往往变化不大，所以只有增大喷嘴出口截面积和降低进口温度来增加流量。
在低温装置启动过程中，膨胀机进口气温度高于设计工况，因此在启动过程中透平膨胀机的流量比设计工况要小，这延长了整个装置的启动时间。
而进口温度只能随装置温度慢慢下降。
为了弥补这一缺陷，使低温装置较快的达到设计工况，只有采取增大喷嘴出口面积来提高流量，从而增加制冷量的措施。