透平膨脹機(jī)在導(dǎo)流器中將一部分壓力能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能，導(dǎo)流器出口的氣流速度通常在200m/s左右。導(dǎo)流器噴嘴葉片的安裝角α1一般為16°，而葉輪的葉片是徑向的。要保證氣流相對(duì)于旋轉(zhuǎn)葉輪的速度W1是徑向的，則對(duì)葉輪旋轉(zhuǎn)的圓周速度u1的大小有一定的要求。否則，如果圓周速度過低，則氣流相對(duì)于葉輪的速度不能順著葉片的方向，如圖68中的W′1所示。
透平膨脹機(jī)的容量雖有不同，但對(duì)全低壓空分設(shè)備來說，在膨脹機(jī)內(nèi)的壓力降相差并不大，氣體出導(dǎo)流器的速度大小也差不多。為保證無沖擊進(jìn)氣，就要求工作輪的圓周速度也相差不多。而葉輪輪緣的圓周速度與轉(zhuǎn)速成正比，與葉輪的直徑成正比。如果要求的圓周速度u1=190m/s，葉輪直徑D=200mm，則轉(zhuǎn)速必須達(dá)到19000r/min才能滿足要求。因此，透平膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)速一般均要達(dá)到每分鐘幾萬轉(zhuǎn)。
膨脹機(jī)的氣量越小，導(dǎo)流器的流道尺寸也越小，相應(yīng)的葉輪直徑也越小。要使膨脹機(jī)有較高的效率，就要求保持一定的圓周速度，也即要求工作輪有更高的轉(zhuǎn)速。因此，膨脹機(jī)的容量越小時(shí)，設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)速也越高。國(guó)產(chǎn)的空分設(shè)備所配置的透平膨脹機(jī)的葉輪直徑和轉(zhuǎn)速如表29所示。
表29部分國(guó)產(chǎn)透平膨脹機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)
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裝置容量/m3·h-1
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300
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1000
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1500
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3200
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6000
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膨
脹
機(jī)
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流量/m3˙h-1
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1560
1800
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2200
2600
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2500
3000
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4000
4500
5000
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7000
8000
9000
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葉輪直徑/mm
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70
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100
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120
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160
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190
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轉(zhuǎn)速/r·min-1
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41700
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35000
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30500
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23190
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19000
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對(duì)于容量更小的透平膨脹機(jī)，轉(zhuǎn)速將高達(dá)每分鐘十幾萬轉(zhuǎn)甚至幾十萬轉(zhuǎn)。目前世界上轉(zhuǎn)速最高的透平膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)速已達(dá)每分鐘一百多萬轉(zhuǎn)，采用一般的油膜軸承已無法滿足要求，必須采用更精密的空氣軸承。
