美国Airtx涡流管原理

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美国Airtx涡流管原理

本站 2017-07-20

涡流管是一种结构非常简单的能量分离装置，由喷嘴、涡流室、分离孔板和冷热两端管所组成。工作时压缩气体在喷嘴内膨胀，然后以很高的速度沿切线方向进入涡流管。气流在涡流管内高速旋转时，经过涡流变换后分离成温度不相等的两部分气流，处于中心部位的气流温度低，而处于外层部位的气流温度高，根据应用实例的需要，可以调节冷热流比例，从而得到最佳制冷效应或制热效应。

涡流管的工作原理如下图所示：

高压气体从喷嘴处进入，经喷嘴内膨胀加速后，以很高的速度沿切线方向进入涡流室（如图2-1所示），其转速可高达1.0×10 6 RPM，气体形成涡流后，旋转前进，沿涡流管壁的气体与管壁发生摩擦，温度会迅速升高，一部分从涡流管的热端排出，其温度高于入口压缩气体的温度；一部分沿中心线返回，形成回流，这部分气体与贴近管壁的涡流反向而行，持续发生的热交换，使得其温度逐渐降低，形成冷气流，从涡流管冷端排出，这一现象即“涡流效应”。压缩气体在发生涡流效应的同时，其压力也会降低，其降低幅度与涡流管的结构特性相关。涡流管冷端气量与热端气量的百分比称为涡流管分离比，针对不同的应用，涡流管分离比可以通过调节阀进行调节。

在普通的绝热膨胀过程中，因存在焦汤效应，压缩气体膨胀前后的温度关系如下：

TTJ=T0 -△TTJ（1）

其中T 0 为原始温度；TTJ 为膨胀后的最终温度；△TTJ 是汤焦效应降低的温度

在压缩气体经过涡流过程后，最终温度分为冷（TC）、热（TH）两个不同的温度，其温度变化关系如下：

TC=T0 -△TTJ -△TVT（2）

TH=T0 -△TTJ +△TVT（3）

其中，△TVT 是涡流管的涡流效应的增温。

从上述三个温度平衡式中可以看出，绝热膨胀过程中，只产生了一种降温效

应（TTJ＜T0），而涡流效应过程中，同时出现焦汤效应和涡流效应（TL＜T0，TH＞T0），因此产生了明显的能量分离现象。

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