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透平膨脹機的工作原理

    透平膨脹機是空氣分離裝置、天然氣/石油氣液化分離裝置，以及低溫粉碎等設(shè)備獲取冷量所必需的關(guān)鍵部機，是保證整套裝置穩(wěn)定運行的心臟。其主要原理是利用有一定壓力的氣體在透平膨脹機蝸殼內(nèi)進行絕熱膨脹對外做功而消耗氣體本身的內(nèi)能，從而使氣體自身強烈地冷卻而達到制冷的目的。透平膨脹機輸出的能量可以由同軸的增壓機、壓縮機、泵類以及發(fā)電機回收，或者被制動風機、油等消耗。透平膨脹機按照結(jié)構(gòu)不同可以分為軸流式和徑流式。但是除了大流量、大功率以及高溫條件下的膨脹機采用軸流式之外，絕大多數(shù)透平膨脹機采用向心徑流式。

    透平膨脹機技術(shù)的發(fā)展

    1898年英國人勞德.雷利首先提出應(yīng)用透平膨脹機的設(shè)想，1930年德國人林德第一次應(yīng)用單級透平膨脹機獲得成功，上世紀60年代，美、德、蘇等國又相應(yīng)發(fā)展了小型高速、大膨脹比、高壓大功率等多種用途的透平膨脹機。70年代的能源危機促進了透平膨脹機在能量回收方面的應(yīng)用。

    目前，我國石油、化工、冶金、空分等行業(yè)所用的透平膨脹機大部分從國外進口。特別是應(yīng)用于石化、天然氣領(lǐng)域的低溫膨脹機，如液化石油氣（LPG）、液化天然氣（LNG）等工藝流程的膨脹機基本完全進口，大型空分用制冷膨脹機也主要為國外廠商壟斷。近年來，國內(nèi)各透平機械制造商也在透平膨脹機領(lǐng)域加大研發(fā)力度，并且已取得了部分成績。

    國外膨脹機制造商在工藝流程的匹配、特殊材料的選用、制造工藝、葉片的設(shè)計試驗、轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性分析等關(guān)鍵技術(shù)方面一直沒有停止過進步和發(fā)展。特別是CFD等粘性流場分析軟件和ANSYS有限元分析軟件的迅速發(fā)展更是為透平膨脹機研究、設(shè)計、制造提供了強有力的技術(shù)基礎(chǔ)。

    透平膨脹機技術(shù)的應(yīng)用

    透平膨脹機首先應(yīng)用于空氣分離工業(yè)，而后在1960年又被用于天然氣工業(yè)?，F(xiàn)在，透平膨脹機已不僅用于空氣分離、天然氣液化、乙烯冷箱、氫氦液化等低溫裝置中制取各種溫度等級的低溫冷量，在國外還已廣泛應(yīng)用于余壓、廢熱的能量回收，如：

    1.天然氣管道壓差發(fā)電

    2.天然氣液化及儲存

    3.LNG冷能發(fā)電與冷能的綜合利用

    4.合成氨尾氣的液化提取

    5.工業(yè)低溫余熱發(fā)電

    6.地熱、海洋能、太陽能光熱發(fā)電。