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本站 2017-07-20
渦流管是一種結構非常簡單的能量分離裝置，由噴嘴、渦流室、分離孔板和冷熱兩端管所組成。工作時壓縮氣體在噴嘴內膨脹，然后以很高的速度沿切線方向進入渦流管。氣流在渦流管內高速旋轉時，經過渦流變換后分離成溫度不相等的兩部分氣流，處于中心部位的氣流溫度低，而處于外層部位的氣流溫度高，根據應用實例的需要，可以調節冷熱流比例，從而得到最佳制冷效應或制熱效應。
渦流管的工作原理如下圖所示：
高壓氣體從噴嘴處進入，經噴嘴內膨脹加速后，以很高的速度沿切線方向進入渦流室（如圖2-1所示），其轉速可高達1.0×10 6 RPM，氣體形成渦流后，旋轉前進，沿渦流管壁的氣體與管壁發生摩擦，溫度會迅速升高，一部分從渦流管的熱端排出，其溫度高于入口壓縮氣體的溫度；一部分沿中心線返回，形成回流，這部分氣體與貼近管壁的渦流反向而行，持續發生的熱交換，使得其溫度逐漸降低，形成冷氣流，從渦流管冷端排出，這一現象即“渦流效應”。壓縮氣體在發生渦流效應的同時，其壓力也會降低，其降低幅度與渦流管的結構特性相關。渦流管冷端氣量與熱端氣量的百分比稱為渦流管分離比，針對不同的應用，渦流管分離比可以通過調節閥進行調節。
在普通的絕熱膨脹過程中，因存在焦湯效應，壓縮氣體膨脹前后的溫度關系如下：
TTJ=T0 -△TTJ（1）
其中T 0 為原始溫度；TTJ 為膨脹后的最終溫度；△TTJ 是湯焦效應降低的溫度
在壓縮氣體經過渦流過程后，最終溫度分為冷（TC）、熱（TH）兩個不同的溫度，其溫度變化關系如下：
TC=T0 -△TTJ -△TVT（2）
TH=T0 -△TTJ +△TVT（3）
其中，△TVT 是渦流管的渦流效應的增溫。
從上述三個溫度平衡式中可以看出，絕熱膨脹過程中，只產生了一種降溫效
應（TTJ＜T0），而渦流效應過程中，同時出現焦湯效應和渦流效應（TL＜T0，TH＞T0），因此產生了明顯的能量分離現象。