Turbo-expanders worden voornamelijk gebruikt in industriële sectoren die gasexpansie, drukverlaging en koeling vereisen. Terwijl gas onder hoge-druk door een turbo--expander stroomt, dalen zowel de druk als de temperatuur terwijl mechanische energie wordt gegenereerd, wat resulteert in een efficiënt energieverbruik. Veel voorkomende toepassingen zijn onder meer luchtscheiding, aardgasverwerking, aardgasliquefactie, cryogene koeling en petrochemicaliën; ze spelen een cruciale rol in productieprocessen die omgevingen met lage- temperaturen vereisen.
In de luchtscheidingsindustrie is de turbo-expander een cruciaal onderdeel van cryogene luchtscheidingseenheden. Na compressie, zuivering en warmte-uitwisseling te hebben ondergaan, komt de lucht de expander binnen, waar expansie een daling van de druk en temperatuur veroorzaakt, waardoor de cryogene omstandigheden worden gecreëerd die nodig zijn voor daaropvolgende luchtvervloeiing en de scheiding van gassen zoals zuurstof en stikstof. Omdat luchtscheidingseenheden doorgaans continu en langdurig moeten werken-, worden er hoge eisen gesteld aan de efficiëntie, stabiliteit en betrouwbaarheid van turbo-expanders. Het verbeteren van de expansie-efficiëntie vermindert het energieverbruik van het systeem en helpt de totale bedrijfskosten van de unit te verlagen.
Turbo-expanders worden ook veel gebruikt bij de verwerking en vloeibaarmaking van aardgas. Na compressie zet aardgas uit in de machine, waardoor de gastemperatuur aanzienlijk wordt verlaagd en processen worden vergemakkelijkt zoals de scheiding van zware koolwaterstoffen, het terugwinnen van vloeistoffen en het vloeibaar maken ervan. Bovendien maakt het expansieproces het terugwinnen van energie mogelijk, die kan worden gebruikt om apparatuur zoals compressoren aan te drijven. Voor aardgasverwerkingsfaciliteiten biedt deze methode economische voordelen doordat tegelijkertijd koeling en energieterugwinning worden gerealiseerd.
Turbo{0}}expanders vinden ook toepassingen in cryogene koeling, petrochemie en de waterstofenergiesector. In cryogene koelsystemen voldoen de lage temperaturen die worden gegenereerd door gasexpansie aan de koelbehoeften van de apparatuur; in de petrochemische productie worden ze gebruikt voor processen zoals gasscheiding en -terugwinning. Met de groei van de waterstofenergie-industrie trekken turbo-expanders steeds meer aandacht voor gebruik in waterstof-gerelateerde cryogene verwerkings- en vloeibaarmakingssystemen. Over het geheel genomen is de toepassing van turbo-expanders geconcentreerd in gebieden waar gasdrukreductie, koeling, koeling en energieterugwinning nodig zijn, en hun toepassingsgebied blijft zich uitbreiden naast de vooruitgang op het gebied van energie-besparende en cryogene technologieën.
