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美国Airtx涡流管原理

本站 2017-07-20

关键词:涡流管原理涡流管

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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