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透平膨胀机的效率与哪些因素有关?

   2010-11-05 809
核心提示:透平膨胀机的实际制冷量总比理论制冷量要小,因此,膨胀机的效率总是小于1。膨胀机的效率越低,则在相同进、出口压力和进口温度
透平膨胀机的实际制冷量总比理论制冷量要小,因此,膨胀机的效率总是小于1。膨胀机的效率越低,则在相同进、出口压力和进口温度下,膨胀机的单位工质制冷量越小,反映出膨胀机的温降效果越小。在实际操作中,应该了解哪些因素影响膨胀机的效率,以便尽可能保证膨胀机在高效率下运转。
膨胀机的效率高低取决于膨胀机内的各种损失的大小。由于各种损失的存在,使气体对外做功的能力降低。而这些损失(如摩擦、涡流等)又以热的形式传给气体本身,使气体的出口温度升高,温降效果减小。其损失主要有以下几种:
1)流动损失。气流流过导流器和工作轮时,由于流道表面的摩擦、局部产生漩涡、气流撞击等产生的损失属于流动损失。
流动损失的大小与流道形状是否与气流流动方向相适应、表面光洁程度等因素有关。流道除了与设计、制造技术水平有关外,膨胀机内流道的磨损、杂质在表面积聚、转速变化而使气流进入叶轮时产生的撞击等,都会增加流动损失。一般情况下,导流器内的流动损失约占总制冷量的5%,工作轮内的流动损失约占总制冷量的6%。
2)工作轮轮盘的摩擦鼓风损失。工作轮在旋转时,轮盘周围的气体对叶轮的转动有一摩擦力,轮盘将带动气体运动。由此产生的摩擦热将使气体的温度升高,这种损失称为摩擦鼓风损失。它与工作轮的直径及转速等因素有关,一般占总制冷量的3%~4%。
3)泄漏损失。泄漏损失包括内泄漏和外泄漏两种,如图71所示。内泄漏是指一部分气体经过导流器后不通过叶轮膨胀,而直接从工作轮与机壳之间的缝隙漏出,与通过叶轮膨胀的气体汇合。这小股泄漏气体未经过叶轮的进一步膨胀,温度较高,因而使膨胀机的制冷量减小,降低了膨胀机的效率。内泄漏量的大小取决于转子与机壳之间的间隙,因此在安装时必须严格控制在规定公差范围之内。
外泄漏是指通过轮盘后部沿轴间隙向外泄漏出的气体。这部分气体的泄漏对膨胀机的效率没有影响,但是将减少总的制冷量。同时外漏气体的冷量也无法回收,所以它对产冷的影响是很大的。外泄漏量的大小与密封装置结构、间隙以及是否通压力密封气有关。
4)排气损失。通过膨胀机的气体在出口还具有一定的速度,叫做余速。余速越高,能量损失也越大,这部分损失叫做排气损失或余速损失。排气损失不仅与设计有关,在运转过程中当转速变化偏离设计工况时,也会使气流出口速度增加,效率降低。
 
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