答:膨脹機是氣體通過絕熱膨脹對外做功,內部的能量減少(焓降低),以達到降溫、制冷的目的。在理想情況下的絕熱膨脹過程焓減少最多,單位制冷量就越大,溫降也最大。實際的膨脹過程由于有機械摩擦、渦流等損失,對外做的功量減少。它又以熱能的形式傳給氣體,使實際的焓降減小,單位制冷量減少,溫降也減小。膨脹機效率ηp是表示實際膨脹過程接近理想膨脹過程的程度,即氣體的單位實際制冷量△h與單位理論制冷量△ht的比值:
ηp=△h/△ht=(h1 -h2)/(h1 -h2t)
式中h1--膨脹機進口的比焓值;
h2--膨脹機出口的實際比焓值;
h2t--理想情況下膨脹機出口的比焓值。
在實際運轉過程中,可以根據膨脹機的進、出口壓力和溫度,利用氣體的熱力性質圖進行估算其效率,檢查其性能的變化。采用焓一熵圖更為方便。例如圖30所示,根據膨脹機進口溫度T和和壓力,可以從縱坐標上查到相應的比焓值h1。根據膨脹機出口溫度T2和壓力,可以從縱坐標上查到相應的比焓值h2。理想的絕熱膨脹過程應是等熵膨脹過程,膨脹到相同的出口壓力時的理想比焓值,可以通過進口的狀態點1畫垂直線,得到與出口壓力的等壓線的交點2t,該點即為理想膨脹時的出口狀態點。從縱坐標上可查到它的比焓值h2t。
膨脹機效率反映膨脹機性能的好壞。機器內部損失少,實際焓降大,越接近理想的焓降,則效率越高。中壓活塞式膨脹機的效率在55%~60%,低壓透平膨脹機的效率可超過80%,新型高效透平膨脹機的效率已可超過85%。