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透平膨胀机 第一章透平膨胀机组成及本体一、透平概述焰h pl 1、分类：螺杆式1活塞式 焰降 p2 透平式2、透平式工作原理：2 绝热等烯过程 燧s膨胀过程 温度降低压力降低 焰值降低向外输出功 压缩过程温度升高 压力升高焰值升高 利用外来功3、作用： 1）获得低温工质：空分别离；气体液化；航空航天；科研2）能量回收：（设备：增压机、电机）化工尾气；石化尾气 4、空分中冷量的来源 低压流程90%能量由膨胀机提供 中压流程80%能量由膨胀机提供 高压流程84%能量由膨胀机提供膨胀端：提供能量 p/pO ￡ : pO/p 膨胀比 膨胀比增大，相应A1>A2>A3,假设膨胀比继续增大，那么A4〉A3,主体段要进行改变，由收缩形做成收扩形，否那么效率降低。在最大使由斜切口段来完成。 采用收缩形喷嘴，在截面积一定的情况下，流量和压力之间的关系 当P/P0>Px/P0时（在中间线右边），流量与压力有关，流量越高，压力越大 当P/POWPx/PO时，（在中间线左边）流量与压力无关 在出口压力一定下，流量和截面积、进口压力成正比，和进口温度的平方根成 反比。 刚开车时喷嘴开到100%,为了尽快开起来，但膨胀机的效率不是最高，正常 后要调整到70%的最高效率，保证相对速度直角进入叶轮，减少气流的冲击。 初压pO和背压pl：在增加膨胀比的时候，不能一味提高初压，降低背压，到 了如上图中间的左边，反倒效率降低 儿个概念： 过盖度：导流器（喷嘴）叶片高度用bl表示，叶轮叶片高度用b2表示，那么 过盖度=b2-bl 间隙：（可调式喷嘴）指叶片与定位盘、滑动盘总的间隙，一■般 8—12 丝，1 丝=0.01mm 间隙压力：喷嘴的出口压力导流器材质要求低温，压力影响不大，但要有一定的强度 一般采用2Crl3和3 Crl3 （不锈钢）3、膨胀叶轮 气体缓慢膨胀，产生焰降,传递膨胀功。 1）形式a、开式恶劣工况下，效率低 b、半开式 叶片、轮盘组成，效率也比拟低，重量轻，有利于提高转子 的一阶临界转速c、闭式：叶片、轮盘和轮盖组成。效率高。用的最多。有时候考虑临界 转速也用半开式2）流道组成：没两片叶轮组成的通道, a、主体段：气体膨胀的主要段。径向，得到高焰降、低温工质 b、导流段：起导流作用，一般不再膨胀。轴向，冲击损失小 二者组成径一轴流式，得到高焰降、高效率。 3）进出口速度三角形其中： 如图 叶轮进口C1:绝对速度 al、Bl是cl、31、Hl正向的夹角 a 1B 1 =切向速度cl3 13 1=相对速度 U1 出口a2 p2 c2 a）2 u2为了得到相等的u2,必须得到变化的6 2,所以出口叶片是弯的。 轮周功 W=（C21-C22） /2+（322-321） /2+ （ U21-U22） /2在向心式，P 1>U2,做功大 轴流式P 1= P 2离心式u Ku2 4）流动损失：a、摩擦损失。跟外表光洁度有关b、别离损失：和设计流道的形状有关，和开车时运行的转速有关。 C、二次流损失：由于旋转，两个叶片的压力就不一样，就有少量的气体从压力 高向压力低面横向移动，构成二次流损失d、尾迹损失：在相同的r下，即同一层面的速度是不一样的，越靠近叶片的速 度越小，进到扩压器的速度是一样的，所以速度的混合过程就构成了尾迹损失。 和叶片的光洁度有关。 5)叶轮的加工: a、精密铸造：外表光洁度比拟差，效率比拟低b、铳制：加上钎焊，国内普遍使用，但钎焊要求高。 国外有整体制作的6)对叶轮要单独做动平衡校正：为了减小振动。 做超速实验：强度检验4、扩压器扩压角 喇叭管式结构 C2 ' C3 ' P2 P3为了使进入管道速度降下来，降到5—lOm/s i3-i2 ' =1/2 (c2'2-c3'2)进口到出口，焰值是增加的，压力略有升高，温度稍微升高 气体在扩压过程中存在燧增qks外表有一个摩擦损失△ qk焰制值的增力口 Ai=qks+Aqk qks+ A qk+1/2 c3 ' 2称为余速损失扩压角一般在6° -8° 5、通流局部小结: 组件出口 初始 参数参数组件 压力P0温度TO 焰值iO冷端蜗壳 P1=POT1=TO il=iO导流器 P2<P1T2<T1 i2<il膨胀叶轮 P3<P2T3<T2 i3<i2扩压器 P4>P3T4>T3 i4>i3机膨胀比：”P0/P4整机温降T0-T4,最大在膨胀叶轮 机焰降：i0-i4二、机体局部 1、机身：起支撑的作用2、轴承 3、密封 1、机身：一般铸铁件，形式有剖分式和整体式，整体式比拟简单，所以一 般用整体式的；两端固定有轴承和密封 机身上设置的孔： 1）机身上有轴承进油孔（两个）2）轴承测温孔（两个）。分两种：预埋式和插入式。大型用预埋式（报警温度在 70度，测量比插入式（报警温度70度，因为不够灵敏和准确）准