根據(jù)能量轉(zhuǎn)換和守恒定律可知，氣體在透平膨脹機(jī)內(nèi)進(jìn)行絕熱膨張對(duì)外作功時(shí)，氣體的能量焓值一定要減少，從而使氣體本身強(qiáng)烈地冷卻，而達(dá)到制冷的目的。透平膨脹機(jī)的實(shí)際制冷量總比理論制冷量要小，因此，膨脹機(jī)的效率總是小于1。膨脹機(jī)的效率越低，則在相同進(jìn)、出口壓力和進(jìn)口溫度下，膨脹機(jī)的單位工質(zhì)制冷量越小，反映出膨脹機(jī)的溫降效果越小。

膨脹機(jī)的效率高低取決于膨脹機(jī)內(nèi)的各種損失的大小。由于各種損失的存在，使氣體對(duì)外做功的能力降低。而這些損失(如摩擦、渦流等)又以熱的形式傳給氣體本身，使氣體的出口溫度升高，溫降效果減小。其損失主要有以下幾種：

1)流動(dòng)損失。氣流流過(guò)導(dǎo)流器和工作輪時(shí)，由于流道表面的摩擦、局部產(chǎn)生漩渦、氣流撞擊等產(chǎn)生的損失屬于流動(dòng)損失。

流動(dòng)損失的大小與流道形狀是否與氣流流動(dòng)方向相適應(yīng)、表面光潔程度等因素有關(guān)。流道除了與設(shè)計(jì)、制造技術(shù)水平有關(guān)外，膨脹機(jī)內(nèi)流道的磨損、雜質(zhì)在表面積聚、轉(zhuǎn)速變化而使氣流進(jìn)入葉輪時(shí)產(chǎn)生的撞擊等，都會(huì)增加流動(dòng)損失。一般情況下，導(dǎo)流器內(nèi)的流動(dòng)損失約占總制冷量的5%，工作輪內(nèi)的流動(dòng)損失約占總制冷量的6%。

2)工作輪輪盤(pán)的摩擦鼓風(fēng)損失。工作輪在旋轉(zhuǎn)時(shí)，輪盤(pán)周圍的氣體對(duì)葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)有一摩擦力，輪盤(pán)將帶動(dòng)氣體運(yùn)動(dòng)。由此產(chǎn)生的摩擦熱將使氣體的溫度升高，這種損失稱為摩擦鼓風(fēng)損失。它與工作輪的直徑及轉(zhuǎn)速等因素有關(guān)，一般占總制冷量的3%～4%。

3)泄漏損失。泄漏損失包括內(nèi)泄漏和外泄漏兩種，如圖71所示。內(nèi)泄漏是指一部分氣體經(jīng)過(guò)導(dǎo)流器后不通過(guò)葉輪膨脹，而直接從工作輪與機(jī)殼之間的縫隙漏出，與通過(guò)葉輪膨脹的氣體匯合。這小股泄漏氣體未經(jīng)過(guò)葉輪的進(jìn)一步膨脹，溫度較高，因而使膨脹機(jī)的制冷量減小，降低了膨脹機(jī)的效率。內(nèi)泄漏量的大小取決于轉(zhuǎn)子與機(jī)殼之間的間隙，因此在安裝時(shí)要嚴(yán)格控制在規(guī)定公差范圍之內(nèi)。

外泄漏是指通過(guò)輪盤(pán)后部沿軸間隙向外泄漏出的氣體。這部分氣體的泄漏對(duì)膨脹機(jī)的效率沒(méi)有影響，但是將減少總的制冷量。同時(shí)外漏氣體的冷量也無(wú)法回收，所以它對(duì)產(chǎn)冷的影響是很大的。外泄漏量的大小與密封裝置結(jié)構(gòu)、間隙以及是否通壓力密封氣有關(guān)。

4)排氣損失。通過(guò)膨脹機(jī)的氣體在出口還具有一定的速度，叫做余速。余速越高，能量損失也越大，這部分損失叫做排氣損失或余速損失。排氣損失不僅與設(shè)計(jì)有關(guān)，在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中當(dāng)轉(zhuǎn)速變化偏離設(shè)計(jì)工況時(shí)，也會(huì)使氣流出口速度增加，效率降低。

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