膨脹機是利用壓縮氣體膨脹降壓時，向外輸出機械功，從而使氣體溫度降低以獲得冷量的機械設備，在空分設備中，膨脹機是為空分裝置提供冷量的重要設備，其制冷量占空分設備冷量的80%-90%。
膨脹機的結構形式主要有活塞式和透平式。
活塞式膨脹機由于制造方便，轉速較低，適用于大壓降，小流量的空分流程。
透平式具有氣體流量大，效率高，運行平穩(wěn)可靠并且無摩擦部件等特點。由于大型的空分設備均采用全低壓空分流程，壓降和單位制冷量都很小，并且由于膨脹空氣要送入上塔參加精餾，因此需要膨脹機有更高的效率，用于減少膨脹量對精餾的影響。透平膨脹機具有高達80%的效率，具有足夠滿足全低壓空分流程的性能，故廣泛地應用于大型空分設備。
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