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本站 2017-08-15
渦流管的歷史可追溯到1930年，一位法國的冶金工程師G.J.Ranque在制作一種從礦物中分離瓦斯的旋風分離器時，發現了一種奇妙的現象：旋風分離器中心的瓦斯溫度與外層的瓦斯溫度存在著差異，中心氣流溫度低，而外層氣流溫度高。這就是著名的渦流管總溫分離效應，又稱能量分離效應。
1931年，Rangue發表了渦流管總溫分離效應的首篇論文，并在法國成功注冊了渦流管的第一個專利。1932年，他又在美國申請了專利并于1934年得到批準。1933年，Ranque在法國物理學會上作樂關于渦流管裝置機器渦旋溫度分離效應的實驗報告，報告再現了其專利中采用的兩種渦流管結構：順流型渦流管及逆流型渦流管，還展示了單個及多個切向入口的噴嘴及螺旋型噴嘴。報告同時指出：入口溫度為20℃的壓縮空氣進入渦流管后，冷端氣流出口溫度約為-10℃~-20℃，而熱端氣流出口溫度可達100℃。然而由于他在這一現象進行解釋時，混淆了流體總溫與靜溫的概念，導致當時許多學者對他的學術成果持否定態度。就這樣，這項重大的發現就被默默擱置了10年之久。
直到1945年，一隊美國科學家到德國Erlangen大學訪問，并重新發現了渦流管。該大學的物理學家Hilsch進行了大量的工作和系統的研究，與1947年發表了一片開創渦流管研究新局面的文章。在他的論文中，運用大量詳盡資料證實了渦流管總溫分離現象的存在，并就渦流管性能參數定義、裝置設計、應用等問題提出一系列研究成果及建設性建議。比如他提出了渦流管各結構參數存在最佳比例關系：最發溫降隨壓力增加而增加；壓比一定時，熱端管直徑大的渦流管效果較好；冷孔板孔徑應盡量結晶噴嘴，約為0.45~1.60倍的熱端管直徑，以獲得最大溫降和最大制冷量。以上都是后來廣為沿用的經驗守則。Hilsch還指出渦流管的效率很低，預言其應用將受到限制。Hilsch的研究，使人們重新認識到渦流管的使用價值。為幾年Ranque和Hilsch這兩位科學先驅，渦流管又被后人稱為Ranque-Hilsch管，渦流管總溫效應又被稱為Ranque-Hilsch效應。
我國的渦流管研究起步很晚，80年后才有西安交通大學，大連理工大學，北京工業大學，哈爾濱工程大學等單位和科研機構進行了一系列實驗研究和飲用研究，關于渦流管總溫分離效應原理的研究卻鮮有突出成果，而國內沒有專業的渦流管生產廠家，工業用渦流管依靠進口，渦流管技術總體水平低于西方發達國家。
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