膨胀机是利用压缩气体膨胀降压时，向外输出机械功，从而使气体温度降低以获得冷量的机械设备，在空分设备中，膨胀机是为空分装置提供冷量的重要设备，其制冷量占空分设备冷量的80%-90%。
膨胀机的结构形式主要有活塞式和透平式。
活塞式膨胀机由于制造方便，转速较低，适用于大压降，小流量的空分流程。
透平式具有气体流量大，效率高，运行平稳可靠并且无摩擦部件等特点。由于大型的空分设备均采用全低压空分流程，压降和单位制冷量都很小，并且由于膨胀空气要送入上塔参加精馏，因此需要膨胀机有更高的效率，用于减少膨胀量对精馏的影响。透平膨胀机具有高达80%的效率，具有足够满足全低压空分流程的性能，故广泛地应用于大型空分设备。
