
【化】 expander; expansion engine; expansion machine
膨胀机(Expander)是一种将流体(气体或液体)的压力能转化为机械能的旋转式动力机械,广泛应用于制冷、能源回收、空分等领域。以下是详细解释:
中文术语:膨胀机
英文术语:Expander 或 Turbine Expander
指通过高压流体膨胀做功,驱动叶轮旋转输出机械功的设备。其核心原理是热力学中的等熵膨胀过程,将流体的内能转化为轴功 。
工作介质
常见介质包括空气、氮气、天然气(如液化天然气流程中的甲烷)、制冷剂(如氨或氟利昂)等 。
能量转换
高压流体经喷嘴加速后形成高速气流,冲击叶轮叶片推动转子旋转,将压力能和热能转化为机械能。遵循热力学第一定律:
$$ W = h_1 - h_2 $$ 其中 (W) 为输出功,(h_1)、(h_2) 分别为进出口比焓 。
分类
低温制冷与空分系统
在空气分离装置中,膨胀机提供冷量使空气液化,是制取液氧、液氮的关键设备(参考:中国通用机械工业协会)。
余压发电
用于天然气输配管网或化工厂,回收高压气体减压过程中的能量发电。例如,中石油某项目利用膨胀机年发电量超 1,000 万度 。
地热与有机朗肯循环(ORC)
将地热或工业废热转化为电能,膨胀机驱动发电机输出电力(来源:国际能源署报告)。
权威参考来源:
膨胀机是一种利用压缩气体膨胀降压时对外输出机械功,同时使气体温度显著降低以实现制冷的机械设备。以下是其核心要点解析:
通过气体的绝热膨胀过程,将气体的压力能转化为动能和机械能,在此过程中消耗气体自身内能,导致温度和压力大幅下降。理想情况下遵循等熵膨胀原理,实际过程中存在机械摩擦等损耗。
典型透平膨胀机包含蜗壳、导流器、工作轮(叶轮)、喷嘴等部件。气体在喷嘴中加速后冲击叶轮,动能转化为机械能输出,同时温度骤降。
膨胀机效率体现为实际制冷量与理想等熵膨胀制冷量的比值,受气体性质、膨胀比及机械损耗影响。
注:若需了解具体型号参数或更专业的技术细节,可参考权威工程手册或制造商资料。
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