渦流管制冷是利用渦流管的作用，使高速氣流產(chǎn)生渦流，將冷熱氣流分開(kāi)，利用冷氣流獲得制冷的方法。

渦流管制冷開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

Ranque是第一個(gè)研究渦流管的人。在早期的研究中，他認(rèn)為內(nèi)旋氣流的絕熱膨脹過(guò)程和外旋氣流的絕熱壓縮過(guò)程是產(chǎn)生渦流管能量分離效應(yīng)的原因。根本原因。Hilsch 認(rèn)為，能量分離的原因還應(yīng)該包括外層旋風(fēng)層之間的粘性摩擦效應(yīng)。

渦流管無(wú)任何活動(dòng)部件，啟動(dòng)時(shí)間短，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只需壓縮空氣，在對(duì)制冷或制熱有特殊要求的領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。其中，不是電力驅(qū)動(dòng)，而是壓縮氣體驅(qū)動(dòng)，特別適用于礦山。目前，我國(guó)煤礦熱害問(wèn)題日益突出。渦流管制冷系統(tǒng)與地下氣動(dòng)風(fēng)機(jī)相結(jié)合，可以為地下局部冷卻提供替代方案。一些企業(yè)的礦用氣動(dòng)風(fēng)機(jī)采用井下0.6MPa的壓縮空氣驅(qū)動(dòng)。氣動(dòng)風(fēng)機(jī)氣動(dòng)馬達(dá)所需的工作壓力為0.2 MPa。目前，0.6的壓力降低到< @0.2MPa 由減壓閥控制。如果將這部分壓力用于制冷能源，就可以獲得一石二鳥(niǎo)的效果。

充分認(rèn)識(shí)渦流管內(nèi)部流場(chǎng)及其溫度場(chǎng)，對(duì)于揭示渦流管內(nèi)部深層物理機(jī)制具有重要意義。然而，渦流管的內(nèi)部能量分離現(xiàn)象極為復(fù)雜，目前還沒(méi)有精確的理論來(lái)解釋其能量分離機(jī)制。理論分析是必要的。近年來(lái)，計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)在各種流場(chǎng)和溫度場(chǎng)的數(shù)值模擬中得到了廣泛的應(yīng)用。利用數(shù)值模擬方法，可以更系統(tǒng)、更深入地研究渦流管中的復(fù)雜流動(dòng)和能量分離效應(yīng)。.

渦流管冷卻的工作原理

渦流管主要由噴嘴、渦流室、冷端管、熱端管和熱端調(diào)節(jié)閥組成（如圖1所示）。制冷過(guò)程的溫度熵圖如圖2所示。

圖中，p0、p1、p2分別為環(huán)境大氣壓、噴嘴出口壓力、空壓機(jī)出口壓力，ΔT1為實(shí)際溫降，ΔT2為理論最大溫降。1-2-3-4-1為理想渦流管制冷循環(huán)，其面積為理想渦流管制冷量。環(huán)境空氣進(jìn)入空壓機(jī)進(jìn)行等溫壓縮，然后通過(guò)噴嘴的節(jié)流過(guò)程進(jìn)入。渦流管絕熱膨脹并最終離開(kāi)熱端和冷端管道。

圖中，2-3'為實(shí)際的噴嘴節(jié)流冷卻過(guò)程。在此過(guò)程中，摩擦和其他損失會(huì)增加焓值。3'-4'是渦流室內(nèi)實(shí)際的氣體膨脹和冷卻過(guò)程。膨脹效率介于絕熱膨脹和絕熱脫氣之間。其間，焓降低，一部分轉(zhuǎn)化為氣體的驅(qū)動(dòng)功，因此其制冷效率始終高于理想節(jié)流等焓過(guò)程。1-2-3'-4'-1為實(shí)際渦流管制冷循環(huán)，其面積為實(shí)際渦流管制冷量。2-5為等焓線，1-2-5過(guò)程為僅使用空壓機(jī)出口氣體的節(jié)流制冷循環(huán)的制冷量。

渦流管常用氣體及其特性

常用氣體：

常用的氣體有空氣、二氧化碳、氮?dú)獾?。高壓氣體在常溫下，冷氣流溫度可達(dá)-10~-50℃，熱氣流溫度可達(dá)-10~-50℃。達(dá)到100~130°C。

渦流管 的特點(diǎn)：

產(chǎn)生的冷空氣可以低至-46°C，并且沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件

1.成本低，免維護(hù)

2.溫度從 -50°F 到 260°F（-46° 到 +127°C）

3.流速?gòu)?1 到 100 SCFM（28 到 4248 SLPM）

4.最大制冷量可達(dá)6000 Btu/hr。(1512 大卡/小時(shí))

5.采用高強(qiáng)度不銹鋼制造，耐腐蝕、耐氧化、耐高溫

6.沒(méi)有電，沒(méi)有化學(xué)物質(zhì)，沒(méi)有火花

7.體積小、重量輕、防撞

8.快速產(chǎn)生空調(diào)，可通過(guò)閥門(mén)快速調(diào)節(jié)

總結(jié)

(1)渦流管總的制冷量總是高于單用節(jié)流效果冷卻的冷卻效率；

(2)渦流管實(shí)際流場(chǎng)由軸向、徑向和渦流運(yùn)動(dòng)組成，其流動(dòng)形態(tài)為軸向阿基米德螺旋，截面為強(qiáng)迫渦——自由渦模型；

(3)渦流管流體能量的分離主要發(fā)生在渦室區(qū)域附近，少量氣體在離開(kāi)噴嘴后直接進(jìn)入冷端孔與冷氣流混合，從而影響渦流管制冷效果。

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編輯精選內(nèi)容：

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• 【超低溫微量潤(rùn)滑噴霧器】微量潤(rùn)滑加工技術(shù)簡(jiǎn)介

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• MQL微量潤(rùn)滑裝置的用途

• 機(jī)箱冷卻器的應(yīng)用