为什么透平膨胀机叶轮有很高的转速，并且气量越小转速越高?--空分视界


为什么透平膨胀机叶轮有很高的转速，并且气量越小转速越高?
答，透平膨胀机在导流器中将一部分压力能转换成动能，导流器出口的气流速度通常在200m/s左右。导流器喷嘴叶片的安装角α1一般为16°，而叶轮的叶片是径向的。要保证气流相对于旋转叶轮的速度W1是径向的，则对叶轮旋转的圆周速度u1的大小有一定的要求。否则，如果圆周速度过低，则气流相对于叶轮的速度不能顺着叶片的方向，如图68中的W′1所示。
透平膨胀机的容量虽有不同，但对全低压空分设备来说，在膨胀机内的压力降相差并不大，气体出导流器的速度大小也差不多。为保证无冲击进气，就要求工作轮的圆周速度也相差不多。而叶轮轮缘的圆周速度与转速成正比，与叶轮的直径成正比。如果要求的圆周速度u1=190m/s，叶轮直径D=200mm，则转速必须达到19000r/min才能满足要求。因此，透平膨胀机的转速一般均要达到每分钟几万转。
膨胀机的气量越小，导流器的流道尺寸也越小，相应的叶轮直径也越小。要使膨胀机有较高的效率，就要求保持一定的圆周速度，也即要求工作轮有更高的转速。因此，膨胀机的容量越小时，设计的转速也越高。国产的空分设备所配置的透平膨胀机的叶轮直径和转速如表29所示。

表29部分国产透平膨胀机的主要技术参数
装置容量/m³·h^-1 300 1000 1500 3200 6000 膨 胀 机 流量/m³˙h^-1 1560 1800 2200 2600 2500 3000 4000 4500 5000 7000 8000 9000 叶轮直径/mm 70 100 120 160 190 转速/r·min^-1 41700 35000 30500 23190 19000

对于容量更小的透平膨胀机，转速将高达每分钟十几万转甚至几十万转。目前世界上转速最高的透平膨胀机的转速已达每分钟一百多万转，采用一般的油膜轴承已无法满足要求，必须采用更精密的空气轴承。

为什么透平膨胀机叶轮有很高的转速，并且气量越小转速越高?

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