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膨脹機

膨脹機是利用壓縮氣體膨脹降壓時向外輸出機械功使氣體溫度降低的原理以獲得冷量的機械。

基本介紹

利用壓縮氣體膨脹降壓時向外輸出機械功使氣體溫度降低的原理以獲得冷量的機械。膨脹機常用於深低溫設備中。膨脹機按運動形式和結構分為活塞膨脹機和透平膨脹機兩類。活塞膨脹機主要適用於高壓力比和小流量的中小型高、中壓深低溫設備。透平膨脹機與活塞膨脹機相比,具有流量大、結構簡單、體積小、效率高和運轉週期長等特點,適用於大中型深低溫設備。常見分類

活塞型

使氣體在可變容積中膨脹,輸出外功製冷的膨脹機(通常由電動機制動吸收外功)。這種膨脹機分立式和臥式兩種。採用較多的是立式結構,曲軸、連桿、十字頭、活塞、進氣閥和排氣閥等是運動件,分別裝在機身、氣缸和中間座中,其作用近似於往復活塞壓縮機,但其進、排氣閥系借進、排氣凸輪定時啟閉。活塞膨脹機由於存在進、排氣閥流動阻力、不完全膨脹、摩擦熱、外熱與內部熱交換等引起的冷量損失,一般絕熱效率為:高壓膨脹機65∼85%,中壓膨脹機60∼70%。 20世紀50年代相繼出現的不用凸輪傳動機構的無閥和單閥膨脹機,減少了膨脹機的運動件,提高了機器運轉可靠性,已在小型深低溫設備上得到廣泛的應用。 60年代,採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或液化區,保證了安全。

透平型

以氣體膨脹時速度能的變化來傳遞能量的膨脹機。這種膨脹機有單級和雙級、立式和臥式、衝動式和反動式之分。一般採用單級向心徑流反動式,傳出的外功由發電機、鼓風機或油製動器所吸收。它近似於單級離心壓縮機,但具有調節進氣量用的(可調葉片)導流器。低速軸承用油強制潤滑,高速的採用氣體軸承。透平膨脹機由於有噴嘴損失、葉輪損失、餘速損失、輪盤摩擦損失、洩漏損失、竄流損失和外熱侵入損失,一般絕熱效率為:中壓膨脹機65∼75%,低壓膨脹機75∼85%。 60年代已製成帶液膨脹機,大多用於天然氣分離設備。

工作過程

圖1表示壓縮氣體從高壓p1、溫度T1狀態在膨脹機中作等熵(S=常數)膨脹至低壓p2,從點1沿等熵線與p2等壓線交於點2。點2的溫度T2 即為等熵膨脹後的溫度。其溫差為ΔT=T1-T2,相應等熵焓降為Δh=h1-h2。在等熵膨脹過程中,氣體有部分內能轉化為功,同時為克服分子間的吸引力而使分子動能減少,從而降低了氣體溫度。但在實際工作過程中,因為有若干能量損失,氣體膨脹時不可能達到狀態2,而只能達到狀態2′,其實際溫差為△T′=T1,相應實際焓降為△h′=h1 -h娦,故絕熱效率是指膨脹機在膨脹過程中實際焓降與等熵焓降之比,即ηS=△h′/△h=(h1-h娦)/(h1-h2)。絕熱效率越高,越接近於等熵膨脹過程。一般膨脹機絕熱效率為60∼85%。

事項安全

一、機組停車:

1、慢慢降低轉速,降至1000rpm下時可以按動停車按鈕。

2、確定轉速表已顯示停止轉動。

3、停潤滑油泵及其冷卻風機。

4、停E-35,停密封氣。

二、排盡物料:

1、關閉機組進出口閥門和與蝸室相連的其他閥門。

2、打開機體放空閥,排盡蝸室內的物料。

3、排空時現場要嚴禁一切動火作業和可能產生火花的行為。

三、機組的清洗和裝配:

1、機件的裝配程序、方法和間隙等,均應符合設備技術文件的規定並作記錄。

2、膨脹端和壓縮端轉子部件的組裝應按製造廠的標記進行,鎖緊裝置應可靠。

3、潤滑系統和冷卻系統應清洗潔淨,並保持暢通。

四、機組試車前的檢查:

1、機組進出口閥門應處於全開狀態。

2、加註潤滑油的規格、性能和數量,應符合設備技術文件的規定。

3、潤滑系統和冷卻系統應清洗潔淨並暢通。

4、接通密封氣體,壓力應符合設備技術文件的規定。

5、安全裝置應準確、可靠。


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