涡流管制冷

涡流管的工作过程
经过压缩并冷却到室温的气体(通常是用空气， 也可以用其他气体如二氧化碳、氨等)进入喷嘴内膨 胀以后以很高的速度切线方向进入涡流室，形成自 由涡流，经过动能的交换并分离成温度不相同的两 部分，中心部分的气流动能降低经孔板流出，即冷 气流；边缘部分的气流动能增大成为热气流从另一 端经控制阀流出。所以涡流管可以同时得到冷热两 种效应。根据试验当高压气体的温度为室温时冷气 流的温度可达（－50～－10）℃，热气流的温度可 达（100～130）℃。控制阀是用来改变热端管子中 气体的压力，因而可调节两部分气流的流量比，从 而也改变了他们的温度。
涡流管的工作过程
4-5 工作气体的等熵压缩 5-1 压缩气体的等压冷却 1：高压气体进入喷嘴前 的状态
涡流管内部过程的T-s图
涡流管的特点
• 涡流管的优点是结构简单，维护方便，启动快， 且能达到比较低的温度；
• 其主要缺点是效率低。故涡流管只宜用于那些 不经常使用的小型低温试验设备。
• 为了获得更低的温度还可以采用多级涡流管。
涡流管的特点
涡流管的优点是结构简单，维护方便，启动快， 且能达到比较低的温度；
其主要缺点是效率低。 故涡流管只宜用于那些不经常使用的小型低温试
验设备。应用回热原理及喷射器来降低涡流管 冷气流的压力，不仅可以进一步降低涡流管所 能获得的低温，而且还可以提高涡流管的经济 性。为了获得更低的温度还可以采用多级涡流 管。
• 在涡流室的一侧装有一个分离孔板，其中心孔径约为 管子内径的一半（或稍小一些），它与喷嘴中心线的 距离大约为管子内径之半。分离孔板之外即为冷端管 子。热端装在分离孔板的另一侧，在其外端装有一个 控制阀，控制阀离开涡室的距离约为管子内径的10倍。 控制阀的开度可以用手动调节。
涡流管结构
涡流管结构及工作过程示意图
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• 涡流管工作过程的流量和热量平衡 • 涡流管制冷量Q0 • 涡流管的制热量Qh Q0＝Qh
（教材P109页计算过程）
涡流管的特性及应用
涡流管特性：冷却效应△Tc和单位制冷量q0 的影响因素
• 冷气流分量μc • 进口工作压力 • 气体的种类 • 气体的温度 • 涡流管结构
第五节 气体涡流制冷技术
• 要求掌握：气体涡流制冷的机理、工 作方式及其特性。
机理分析
• 气体涡流制冷是一种借助涡流管的作用 使高速气流产生漩涡分为冷、热两股气 流，利用分离出来的冷气流即可制冷。
• 涡流管的结构简单，维护方便，启动快， 且能达到比较低的温度；
涡流管结构
• 涡旋管是一个构造比较简单的管子，如图1所示，它主 要是由喷嘴、涡流室、分离孔板及冷热两端的管子组 成。气体经涡流而分离成两部分是在涡流管的涡流室 内进行。涡流室内部形状为阿基米德螺线，喷嘴是沿 切线方向装在涡流室的边缘，其连接可以有不同的方 法。
应用： • 石油和天然气脱水，空调，冰箱，等等
特点及应用情况
• 据制冷的需要，可以获得-70ºC的低温。涡流管 结构简单，操作方便，运行弹性大。特别适宜 小型制冷，空调用。
• 主要缺点是效率低。 • 适用于电子元件，小型冷库，冷藏车等小型空
调器；石油气回收；水下工作部空调等。 • 涡流管制冷在天然气冷却分离中的应用 • 以风洞排气为工作介质的涡流管空调系统（美）
制冷原理与装置
第五章 其它制冷循环
主要内容
➢吸收式制冷循环 ➢吸附式制冷循环 ➢喷射式制冷循环 ➢压缩式气体制冷循环 ➢气体涡流制冷 ➢热电制冷
教学目标和任务
➢了解各种非压缩蒸气式制冷方法和工作原理 ➢了解非压缩蒸气式制冷机组的结构和特点 ➢了解主要非压缩蒸气式制冷机组的设计计算 ➢了解非压缩蒸气式制冷技术的现状和发展
气体涡流制冷性能指标计算
• 温度T1的气体分离为温度为Tc的冷气流和温度 为Th的热气流。
• △Tc＝T1－Tc 涡流管的冷却效应 △Th＝Th－T1 涡流管的加热效应 △Ts＝T1－Ts 涡流管的等熵膨胀效应
涡流管制冷的有效性可用冷却效率ηc表示：
c

Tc Ts

T1 T c
T1[1

(
ห้องสมุดไป่ตู้
参考资料
➢《制冷原理与装置》, 郑贤德, 机械工业出版社, 2000
➢《制冷原理与设备》，张祉祐,西安交通大学，机 械工业出版社,1993
➢《溴化锂吸收式制冷机》, 戴永庆,机械工业出版 社 ,1995
➢《吸附式制冷》，王如竹，机械工业出版社，2002
➢网 络 ： 各 大 学 网 站 ， 制 冷 学 会 网 站 ， 搜 索 引 擎 www.google.com，www.baidu.com
涡流管的工作过程
冷气流的温度可达：(-50～-10）℃ 热气流的温度可达（100～130）℃
4点：气体在压缩前的状态 4-5 工作气体在压缩机中的等熵压 缩过程；
5-1 压缩气体在冷却器中的等压冷 却过程
1点：高压气体进入喷嘴前的状态； 1－2a 喷嘴中的绝热膨胀 1－2和1－3’冷、热气流的分离过 程 3’－3 热气流经流量控制阀的节流 过程
谢谢大家！