气体在透平膨胀机的流道内膨胀，并对外输出功的过程，若偏离等熵过程，使膨胀工质
在出口状态时的焓值高于理论的等熵焓值，这就表明膨胀过程有损失。这种影响膨胀过程的
损失称之为。内部损失 。若膨胀工质在膨胀过程中有流失，则轴上输出的总功减少，这种损
失称为。外部损失 。在正常工况(或称设计工况)时，透平膨胀机除前面介绍的三项损失帅、
、 外，还有漏气损失 及轮盘摩擦损失口 轮盘摩擦损失是当工作轮旋转时，半开式
工作轮的背面与机壳之间的间隙内的气流摩擦而生成热，并通过轮盘传递到膨胀工质而形成
损失，见图25 ，闭式工作轮的轮盘及轮盖均与机壳间有间隙，在工作轮旋转时形成摩擦热而
造成损失， 见图25b。
圈25 转盘薯擐失曩啊气擐失
此外，膨胀工质也会通过间隙而泄
漏，使工作轮内实际流动的工质减少，
通过轮盘背后的气体G 由轴封漏刭通
流部分以外，因此减少了膨胀制冷的工
质总量，这是外部损失。现代透平膨胀机
的轴封技术，已能将漏气量G．减小到忽
略不计。通过轮盘正面漏出气量G。，将
与工作轱内流出的主气流汇合进入扩压
器，因此，并未使流出膨胀机的总气量
减少， 但是内漏气量q 并未经过工作轮的膨胀而进入到工作轮之后， 它具有工作轮进口状
态下的焙值。由于它的加入而使工作轮后气量的焙值升高或温度升高，这是一种内部损失，
称为内漏损失q 当然， 当膨胀机的绝热不理想， 以及主轴的导热等还会引起跑冷损失，跑
冷损失也是一种内部损失，
在绝热良好的假设下，透平膨胀机的内部损失为 、 ，q 、q 、q 五大项，其计算公
式如下。
一
、喷囊流动损失
式(1—16)表示喷嘴内流动损失的大小， 以式(1—36)代入，可得。
=(1一o)h．(1一 ) (1— 74)
该损失的大小与透平膨胀机的等熵焙降^．的比值，称为喷嘴内的相对能量损失。
}Ⅳ=gⅣ／t=(1一p)(1一 ) (1—75)
由此可见，反动度P及速度系数 大，则喷嘴中的h 将减小。对于一个反动度P=0．5
的透平膨胀机，其喷嘴相对能量损失为t h =(1—0．5)[1一(0．95。～0．90=)]=0．04875~
0．0198， 即喷嘴的损失占总等熵焓降为2 ～ 5％，即 值每增加l ，损失将减小约1％，
因此改善叶型、减少喷嘴损失是有意义的，应给于充分的重视。
=、工作轮流动损失
工作轮流动损失由式(1—54)表示，其相对能量损失为：
等 2· h．(＼ 古一l、／ (1_76)
膨胀机的等熵焙降^。，是膨胀机无损失膨胀时获得的最大能量，可用一假想的速度C。所代表
的动能速度来表示。该速度称为等熵速度，即
h。=C。=／2 J／kg (1—77)
由于透平膨胀机的进出口参数将影响到h．的大小，因此，工作轮的相对速度# ，不仅和叶型
有关，还和运转参数有关。为了估计低温透平膨胀机的}，值，假设 =2Wi，’而 ≈
Cl sin = v／—t-—pC。sin口I，则得
} =4 (1一p)sin 1(1／ 。一1)
取p=0．5， =0．95， l=15。
}，=4x 0．95 x(1—0．5)·sin 15。Ct／(0．85 —一0．88。)一1]
=0．0464~ 0．0352
apt作轮的损失，约占总等熵焓降的3．5％～5％。逸表明 每增加l％，会使损失减小
约0．5 。可见 值的改变对损失的影响小于 值的改变。
三，余速损失
余速损失qk由式(1—72)计算，其相对损失表示为：
}^= ^／h。=C2=／C。 (1—78)
假设C2≈ 2 sin 2及 2=2 I，则也近似得l
} =4 (1一o)sin 口l sin 2
取P=0．5， =0．95， =15。，＆=30。，则得 =0．03。可见相对余速损失与导流器及工
作轮的相对流动损失相比，有时并不是最重要的
四，轮盘摩擦损受
轮盘摩擦损失是根据轮盘转动时所消耗的功率来计算的。其所消耗的功率由实验而得；
NB=KB BDI U13ePl kW (1～ 79)
式中五 —— 轮盘形状修正系数，光盘噩产l， 闭式叶轮噩 3， 半开式叶轮K =4 ’
= (12．szl10。)·(1／R． )， 轮盘摩擦系数 R．=U D ／v ， 雷诺数
— — 工作轮进口圆周速度，m／s ．
D —— 工作轱进口直径，m
Pt——工作轮进口处气体的密度，kg／m
— — 工作轮进口参数P．，T 时膨胀工质的运动粘度，m ，8
假设全部的摩擦功均转变热量通过轮盘而传递给膨胀气体，使其蛄值升高。则单位膨胀气体
所得摩擦功即为轮盘摩擦损失t
=Ⅳ ／a J／kg (1～8O)
相对轮盘摩擦损失为t
= 詈=尝=学 12等一2K~s．p,D12U -l2
若在工作轮进口处应用流量连续性方程表示流量G，即G=舡) f c¨·P．·f ，设c ， c．sin
= 丁I_ _c，sin ，则上式可表示为，
= AU 。／ 丁= (1—81)
式中 A 五2 K_? B~ B i -1=U1／c·， 为特性比
为了减少 的数值，应该设法减小工作轮外径D．或特性比u。，轮盘表面的粗糙度，及
减小轮盘与壳体间隙6B(见图2s)，一般情况下该值在adD =0．005~0．03内取 虽然 应
和轮盘表面粗糙度及如有关，但是常用的计算式(1—81)却没有反映出逸两个因素的影响。
五、冉凋损失
1． 半开式工作轮(目25 a)
一般工作轮在工作状态时温度降低，又受力，其尺寸与位置都将发生一定的变化。为了
避免工作轮运转时和汽缸壁相撞而引起事故，总留有间隙 和6，，造成少量气体由此间隙
漏~,i-r作轮之后。所泄漏的气量G，主要取决于d，的大小。在一般情况下，总职d，=如，或
在下列范围内取：
以／，l=0．05～0．10 ／ 2=O．015~0．030
一般不希望6，／D >O．002，一般当6， 增大1 ，泄漏所gI起的损失将增大l 。所 ’
泄漏的气量G．显然和工作轮前后的压差有关，即反动度愈大，泄漏的气量将会愈大，泄漏损
失也会大。当反动度增大时，工作轮前压力P 将提高，则P ，U 均会提高，从而引起相对 ．
轮盘摩擦损失 的增大。相对泄漏损失建议用下式计算t
式中 ‘=士(z +f2)——工作输进出I：1叶片高度的平均值
则内泄漏损失为； 口- = ·h，
2． 闭式工作轮(圉25b)
闭式工作轮的轮盖上有密封齿片，
此时内藏漏损失可采用下式计算t
(1— 84)
气缸壁采用软材料，使得间隙6，很小，而使G-减少
；l=(G ／G)(1一 一} 一}K— ) (1—85)
式中 Gl／G=0．02～0．04
除了上述五项损失外，如果操作不当，制作安装不良会引起其他附加的损失，例如工作
轮进口冲击损失、工艺结构损失、固体杂质阻塞损失和湿度损失等。但在正常情况下， 遥平
膨胀机只考虑上述五式损失。