涡流管制冷的涡流管工作原理

更新：2023年02月17日 07:59 好一点

好一点小编带来了涡流管制冷的涡流管工作原理，希望能对大家有所帮助，一起来看看吧！

压缩冷却后的气体进入喷嘴，在喷嘴内膨胀并加速至音速，从切线方向喷入涡流室，形成自由涡流。自由旋涡的旋转角速度随着接近中心而增加。由于角速度不同，自由旋涡各层之间存在摩擦。中心的气流角速度最高，摩擦导致能量传递给外层角速度较低的气流。中间层的气流损失能量，动能低，所以速度和温度降低。通过涡流管中心的孔板从一端引出，获得制冷所需的冷气流。外层的气流获得动量，动能增加。同时与涡轮管壁摩擦，将一部分动能转化为热能，通过控制阀从涡流管的另一端导出，形成热气流。通过控制控制阀，可以调节冷气流和热气流的流速和温度。

涡流管噪声大。
涡流管的好处是：无动件、高可靠性、轻便、*方便、无制冷剂等。缺点也很明显：制冷效率低、依赖高噪声大功率的空气压缩机。
这里转译一位国外专业人士（J. Polihronov, Ph.D.）的回答：“传统的涡流管的制冷系数（COP）小于0.1。也就是说，涡流管每移除1焦耳的热量就得消耗10焦耳或10焦耳以上的能量。相比之下，市售的压缩机空调的COP在2到4之间：每消耗1焦耳能量就能移除2至4焦耳的热量。相比之下涡流管的效率可以说非常低，没有任何竞争力。
所以目前它们多用于“按需”冷却的场合，例如在需要多年运行而不会中断的工厂中作为“即开即用”高可靠性免维护的柜体空调（或者是工地里为户外工作人员提供轻便可随身携带的制冷设备以避免体温过高，译者注）。”

涡流管制冷原理：

经过压缩并冷却到常温的气体进入喷嘴，在喷嘴中膨胀并加速到音速，从切线方向射入涡流室，形成自由涡流。自由涡流的旋转角速度愈靠近中心愈大，由于角速度不同，在自由涡流的层与层之间就产生了摩擦。

中心部分的气流角速度最大，摩擦结果是将能量传递给外层角速度较低的气流，中心层部分的气流失去能量，动能低，速度降低，温度降低，通过涡流管中心的孔板从一端引出，得到制冷需要的冷气流。

而外层部分的气流获得动量，动能增加，同时又与涡轮管壁摩擦，将部分动能转换成热能，从涡流管的另一端通过控制阀被引出，形成热气流。可以通过控制控制阀，调节冷热两股气流的流量和温度。

涡流管的应用

1、*行业用于冷却：塑料或金属加工、木材加工、焊接、粘接、热密封、缝纫针、模具加工和其他*行业上的冷却。

2、在实验室里用于冷却和干燥气体采样，冷却环境舱。

3、电子元器件、仪表、开关和温度调节装置等的冷却及温度控制。

4、密闭的电子控制系统的温度调节：CNC柜、工业PCs系统、PLCs系统、马达控制中心。

5、不用任何闪火或者热爆方式就能产生+250°F (+110 C)的热气，这样就可以十分安全方便地热软化塑料、融化胶水、密封包装袋。

6、可以给保护齿轮的操作人员进行人身制冷。

涡流管制冷是一种借助涡流管的作用使高速气流产生漩涡分离出冷、热两股气流，利用冷气流而获得制冷方法。Ranque是研究涡流管的第一人，在他早期研究过程中，他认为内旋气体流的绝热膨胀过程和外旋气流的绝热压缩过程是产生涡流管产生能量分离效应的根本原因。Hilsch认为产生涡流管能量分离的原因除了Ranque原因外还因包括外旋气流层之间的粘性摩擦效应。

涡流管制冷由喷嘴、涡流室、分离孔板、管子和控制阀组成。涡流室居中，将管子分为冷、热两端。喷嘴沿涡流室切向布置，即引导高压气流切线方向进入涡流室。孔板在涡流室与冷管子之间，热端管子出口处安装了控制阀。

只输入通用压力的压缩空气，通过涡流管转换，一端产生冷空气（在干燥空气的前提下最低温度可达-46℃），一端产生热空气（最高温度可达127℃）。涡流管可以通过调节热气端的阀来调节气体的流量和冷气端温度的高低，得到你满意的冷气参数——输入的压缩空气和产出的冷气比。

理论上是可以的。普通空调是靠“蒸汽压缩”制冷的，而涡流管是靠高速流体在定型管中按照预订规则流动过程中产生的热量转移现象。涡流管制冷现在在民用领域应用还比较少，相信后面随着科技的进步会有所应用。该答案适用于gree/格力KFR-50GW等大多数空调型号。

涡流管：工作原理:涡流管是一个能将从喷嘴进入的空气分离成两个温度不同的气流的热工设备。从切线方向注射进入涡流管的压缩空气被分成比进入时温度一个较高一个较低的气流。用这种方法，热气流和冷气流只是被涡流管分离开而不是用附加的其他构件。表示一个逆流涡流管的内部结构和被指定的在涡流管中的流动行为。重要的是，因为在管道中涡流管没有其他的部件，所以对于两个不同温度的气流的分离只能通过流动动力的作用来实现。

在以前的研究中，涡流管表现出促进作用在冷空气，热空气，混合空气的分离上。在与其他的工业技术的比较上，涡流管的主要优点在于没有活动部件体积小，低成本，免费保修及有可调节的即可制冷制，这些优点激励了正在进行的对于这个简单设备的机械原理的研究，带着改善管道的工作状态管的压力梯度，气流的内部摩擦和涡流管中工作气流与内壁的摩擦，涡流管中的静止温度梯度和次要的环流与声气流。

详细的讨论和分析得出了上述假设。表示一个广泛被接受的关于涡流管中热环境的解释，这个解释在之前没有被提出来是因为涡流管中复杂的流动机械理论。最近，Liewetal.(2012)报道说在温度分离时由涡流产生的绝热性的压缩和膨胀提供了一个理论性的对于温度的预测，这是以现存的压力为基础做出的预测。然而，如同之前发表的文章中提到的，工作气流的压力不能被认作为温度上升的原因，因为在涡流管内部的压力总是低于入口的压力。这个理论(Xueetal.,2012)同其他理(Gao,2005;HartnettandEckert,1956;Lay,1959都被可测量的涡流管压力分配所证实。本论文阐述了一个对于涡流管中冷热流产生的新解释，这个解释是建立在局部停滞和由于发生在管道尾部的多向环流以及在注射嘴处的压力梯度的基础之上。在对之前假设(Xueetal.,2010)的反思中，这个解释第一次被提出来，并在多次的实验研究(Xueetal.,2011,2012,2013)中得到证实,是有对这个理论解释的细节描述，其理论是关于被涡流管中流动行为和流动性能的实验及研究证实并支持的。流动结构的可视化及气流驱动和水驱动的涡流管的高速构件的测量表示出调整过的流动结构使得气流按照温度被分成两股。对于其有效性的结论也被在管道冷端预测的温度下降和实验数据的相关性所证实在管道中做的能量分析也证明了在不同流动层次有可忽略的能量传输，这证明了外围流动的能量传输是导致温度上升的主要因素，即通过已调整的流动结构。涡流管的工作原理与已调整的机器原理有一定关系。同时，理论价值和研究必要的实验结果之间存在的重要相关性也证实了涡流管的工作原理。

空调不用涡流管制冷的原因是效率太低，且噪声大。

因为在制冷循环中，进入节流阀的是高压液体，流出节流阀的是低压液体或气液两相，而涡流管入口要求必须是气体，可以带有一定的湿度，但绝不可以是纯液体，否则涡流管将失去温度分离效应，所以对常规制冷工质的循环用涡流管替代节流阀并不具有可行性。

效率太低，比如你现在开一小时空调制冷只要5度电，但是你用涡流管制冷一小时要20度电，而且噪音还大，它的制冷的优点在于即开即用，结构简单，工业上用着划算一点。