膨脹機(jī)(expander)
利用壓縮氣體膨脹降壓時(shí)向外輸出機(jī)械功使氣體溫度降低的原理以獲得冷量的機(jī)械。膨脹機(jī)常用于深低溫設(shè)備中。膨脹機(jī)按運(yùn)動(dòng)形式和結(jié)構(gòu)分為活塞膨脹機(jī)和透平膨脹機(jī)兩類。活塞膨脹機(jī)主要適用于高壓力比和小流量的中小型高、中壓深低溫設(shè)備。透平膨脹機(jī)與活塞膨脹機(jī)相比,具有流量大、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、效率高和運(yùn)轉(zhuǎn)周期長等特點(diǎn),適用于大中型深低溫設(shè)備。
活塞膨脹機(jī)
使氣體在可變?nèi)莘e中膨脹,輸出外功制冷的膨脹機(jī)(通常由電動(dòng)機(jī)制動(dòng)吸收外功)。這種膨脹機(jī)分立式和臥式兩種。采用較多的是立式結(jié)構(gòu),曲軸、連桿、十字頭、活塞、進(jìn)氣閥和排氣閥等是運(yùn)動(dòng)件,分別裝在機(jī)身、氣缸和中間座中,其作用近似于往復(fù)活塞
壓縮機(jī),但其進(jìn)、排氣閥系借進(jìn)、排氣凸輪定時(shí)啟閉?;钊蛎洐C(jī)由于存在進(jìn)、排氣閥流動(dòng)阻力、不*膨脹、摩擦熱、外熱與內(nèi)部熱交換等引起的冷量損失,一般絕熱效率為:高壓膨脹機(jī)65~85%,中壓膨脹機(jī)60~70%。20世紀(jì)50年代相繼出現(xiàn)的不用凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的無閥和單閥膨脹機(jī),減少了膨脹機(jī)的運(yùn)動(dòng)件,提高了機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性,已在小型深低溫設(shè)備上得到廣泛的應(yīng)用。60年代,采用加填充劑的聚四氟乙烯密封元件代替用油潤滑的金屬制密封元件,避免潤滑油帶入深低溫精餾區(qū)或液化區(qū),保證了安全。
透平膨脹機(jī)
以氣體膨脹時(shí)速度能的變化來傳遞能量的膨脹機(jī)。這種膨脹機(jī)有單級(jí)和雙級(jí)、立式和臥式、沖動(dòng)式和反動(dòng)式之分。一般采用單級(jí)向心徑流反動(dòng)式,傳出的外功由發(fā)電機(jī)、鼓
風(fēng)機(jī)或油制動(dòng)器所吸收。它近似于單級(jí)離心壓縮機(jī),但具有調(diào)節(jié)進(jìn)氣量用的(可調(diào)葉片)導(dǎo)流器。低速軸承用油強(qiáng)制潤滑,高速的采用氣體軸承。透平膨脹機(jī)由于有噴嘴損失、葉輪損失、余速損失、輪盤摩擦損失、泄漏損失、竄流損失和外熱侵入損失,一般絕熱效率為:中壓膨脹機(jī)65~75%,低壓膨脹機(jī)75~85%。60年代已制成帶液膨脹機(jī),大多用于天然氣分離設(shè)備。