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美國Airtx渦流管原理

本站 2017-07-20

渦流管是一種結(jié)構(gòu)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(shí)壓縮氣體在噴嘴內(nèi)膨脹，然后以很高的速度沿切線方向進(jìn)入渦流管。氣流在渦流管內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，經(jīng)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(jù)應(yīng)用實(shí)例的需要，可以調(diào)節(jié)冷熱流比例，從而得到最佳制冷效應(yīng)或制熱效應(yīng)。

渦流管的工作原理如下圖所示：

高壓氣體從噴嘴處進(jìn)入，經(jīng)噴嘴內(nèi)膨脹加速后，以很高的速度沿切線方向進(jìn)入渦流室（如圖2-1所示），其轉(zhuǎn)速可高達(dá)1.0×10 6 RPM，氣體形成渦流后，旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，沿渦流管壁的氣體與管壁發(fā)生摩擦，溫度會(huì)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(xù)發(fā)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(xiàn)象即“渦流效應(yīng)”。壓縮氣體在發(fā)生渦流效應(yīng)的同時(shí)，其壓力也會(huì)降低，其降低幅度與渦流管的結(jié)構(gòu)特性相關(guān)。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(yīng)用，渦流管分離比可以通過調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。

在普通的絕熱膨脹過程中，因存在焦湯效應(yīng)，壓縮氣體膨脹前后的溫度關(guān)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(yīng)降低的溫度

在壓縮氣體經(jīng)過渦流過程后，最終溫度分為冷（TC）、熱（TH）兩個(gè)不同的溫度，其溫度變化關(guān)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(yīng)的增溫。

從上述三個(gè)溫度平衡式中可以看出，絕熱膨脹過程中，只產(chǎn)生了一種降溫效

應(yīng)（TTJ＜T0），而渦流效應(yīng)過程中，同時(shí)出現(xiàn)焦湯效應(yīng)和渦流效應(yīng)（TL＜T0，TH＞T0），因此產(chǎn)生了明顯的能量分離現(xiàn)象。

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