膨胀制冷机(膨胀机制冷量)

1. 膨胀机制冷量

膨胀机入口温度不能一概而论，要取决于具体的流程设计，要考虑到实际选配的膨胀机能力。

膨胀机的入口温度越高，制冷量越大，但膨胀后的温度又会相应的较高，不利于塔内精馏，因此，在空分装置启动初期，可以适当的提高膨胀机前的入口温度，加大制冷量，有利于空分的冷却，加速空分装置的启动。装置正常运转时，入口温度要接近于设计温度，不宜太高，也不能太低，太低会导致膨胀机后带液量增加，超过膨胀机的承受能力，给膨胀机的运行带来危险，一般膨胀机的入口温度不低于139K。膨胀机的最佳运行状态点，还要取决于膨胀机的设计，一般设计点就是最高效率运行点。具体的确定要根据空分流程的整体组织和设计优化选择。相关文章可参考：《深冷技术》1987年第02期 透平膨胀机机前温度确定的新方法

2. 膨胀机制冷量与什么有关

提供冷量；如果是全低压流程的空分设备，膨胀机制冷量大约是整套空分装置的80%-90%；现在一般膨胀机都是低压空气或者增压机中抽空气，经过膨胀机透平驱动的增压端，将压力提升，经冷却水冷却后进冷箱，与液氧、污氮气等换热冷却，再去膨胀机膨胀端，每次膨胀大约能降低温度30摄氏度左右。懂空分的人，一看就明白。

3. 膨胀机制冷量是干吗的

根据能量转换和守恒定律可知，气体在透平膨胀机内进行绝热膨张对外作功时，气体的能量焓值一定要减少，从而使气体本身强烈地冷却，而达到制冷的目的。

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。

4. 膨胀机制冷量计算

一、温度：

摄氏度（C）与华氏度（F）

华氏度 = 32 + 摄氏度 × 1.8

摄氏度=（华氏度-32）/1.8

开氏温度（K）与摄氏度（C）

开氏温度（K）=摄氏度（C）+273.15

二、压力的换算：

Mpa、Kpa、pa、bar

1Mpa=1000Kpa；

1Kpa=1000pa；

1Mpa=10bar；

1bar=0.1Mpa=100Kpa；

1大气压=101.325Kpa=1bar=1公斤；

1bar=14.5psi；

1psi=6.895Kpa；

1 kg/cm2=105=10 mH2O=1 bar=0.1 MPa

1 Pa=0.1 mmH2O=0.0001 mH2O

1 mH2O=104 Pa=10 kPa

三、风速、体积的换算：

1CFM（立方英尺/分钟）=1.699 M³/H=0.4719 l/s

1M³/H=0.5886CFM（立方英尺/分钟）

1l/s=2.119CFM（立方英尺/分钟）

1fpm（英尺每分钟）=0.3048 m/min=0.00508 m/s

四、制冷量与功率：

1KW=1000 W

1KW=861Kcal/h（大卡）=0.39 P（冷量）

1W= 1 J/s（焦/秒）

1USTR（美国冷吨）=3024Kcal/h=3517W（冷量）

1BTU（英热单位）=0.252kcal/h=1055J

1BTU/H（英热单位/小时）=0.252kcal/h

1BTU/H（英热单位/小时）=0.2931W（冷量）

1MTU/H（千英热单位/小时）=0.2931KW（冷量）

1HP（电）=0.75KW（电）

1KW（电）=1.34HP（电）

1RT(冷量)=3.517KW（冷量）

1KW（冷量）=3.412MBH（103英热单位/小时）

1P（冷量）=2200kcal/h=2.56KW

1kcal/h=1.163W

五、空调安装粗细与制冷量：

1.5mm2是12A-20A（2650~4500W） 1P~2P

2.5mm2是20-25A（4500~5500W） 2P

4mm2是25-32A（5500~7500W） 2P~3P

6mm2是32-40A（7500~8500W） 3P~4P

六、制冷剂计算公式：

1、膨胀阀选型：冷吨＋1.25％余量

2、压机功率：1P=0.735KW

3、制冷剂充注量：制冷量（KW）÷3.516×0.58

4、风冷机水流量 ：制冷量（KW）÷温差÷1.163

5、水冷螺杆机冷水流量：制冷量（KW）×0.86÷温差

6、水冷螺杆机冷却水流量 ：（ 制冷量KW+压机功率）×0.86÷温差

7、总热量QT=QS+QL

8、空气冷却：QT =0.24*∝*L*(h1-h2)

9、显热量空气冷却：QS=Cp*∝*L*(T1-T2)

10、潜热量空气冷却：QL=600*∝*L*(W1-W2)

11、冷冻水量：L/sV1= Q1/(4.187△T1)

12、冷却水量：L/sV2=Q2/(4.187△T2)=(3.516+KW/TR)TR，其中Q2=Q1+N=TR*3.516+KW/TR*TR=（3.516+KW/TR）*TR

13、制冷效率：EER=制冷能力（Mbtu/h）/耗电量（KW）；COP=制冷能力（KW）/耗电量（KW）

14、部分冷负荷性能：NPLV=1/(0.01/A+0.42/B+0.45/C+0.12/D)

15、满载电流（三相）：FLA=N/√3 UCOSφ

16、新风量：Lo=nV

17、送风量：L=Qs/〔Cp*∝*(T1-T2)〕

18、风机功率：N1=L1*H1/(102*n1*n2)

19、水泵功率：N2= L2*H2*r/(102*n3*n4)

20、水管管径：D=√4*1000L2/(π*v)

20、风管面积：F=a*b*L1/(1000u)

5. 膨胀机制冷量怎么算

膨胀机对外输出功造成气体的压力、温度降低，焓值减小。气体减少了能量，使它增加了吸热能力，称为膨胀机的制冷量。因此，膨胀机的制冷量也就是指它在膨胀过程中对外作功的大小，等于气体在膨胀过程减小的焓值。

当膨胀机进口的比焓为h1，出口的比焓为h2时，单位数量的气体的制冷量即为h1-h2。

已知膨胀机进、出口气体的温度和压力，可以从气体的热力性质图上查到相应的比焓值。

6. 膨胀机制冷量减少的原因

是把中温高压的制冷剂变成了低温低压的制冷剂，不是低温高压。

膨胀阀之所以能把中温高压制冷剂变成低温低压制冷剂，是因为其本身在制冷剂流动的过程中对制冷剂进行了节流降压，使冷媒压力降低；同时有部分制冷剂闪发成气态制冷剂，吸收热量，使制冷剂温度降低。