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节 能 2009年第4期 ENERGY CONSERVAT10N (总第321期) 提高涡流管效率的研究进展 梁 霓 ，程有凯 ，张玉香 (1．大连水产学院食品科学与工程学院，辽宁 大连 116023；2．辽渔集团冷冻厂，辽宁 大连 116000) 摘要：涡流管具有许多优点，但是一直没有得到广泛的应用，是因为其效率低下的原因，本文主要就提高 涡流管的效率做了较全面的论述。利用换热器的效能传热单元数法，分析得到了压比对涡流管特性的 影响。对涡流管下一步的研究工作给予了前景性的展望，提 出了进一步开展涡流管相关研究工作应解 决的问题与途径 。 关键词：涡流管；涡流管效率；制冷效率；能量分离 中图分类号：TB619 文献标识码：A 文章编号：1004—7948(2009)40 —0024—05 引言 现涡流管的制冷、制热效应至今，有很多研究人员对 涡流管(Ranque—Hilsch) ，自从 1933年被法 涡流管的结构进行研究，以期找出最佳几何形式来 国人兰克发现至今，其制冷制热效应已有了长足发 达到涡流管的最佳效率。 展。它是由一根两端开 口的管子、喷嘴、孔板和调节 Ranque最初设计的涡流管装置 的涡流管长径 阀构成。当高压气流经过喷嘴沿切线方向进入涡流 比为 504J。Takahama和 Yokosawa 指出，为获得 室时，在经过涡流变换后分成冷热两部分 j。中心 显著的能量分离效果，涡流管的长度要大于或等于 部位气流温度较低，从冷端流出，形成冷气流，用于 涡流室直径的 100倍 。Soni和 Thomson 指出，涡 制冷。外层部位气流温度较高，从热端流出，形成热 流管的最短长度应是L／D45时，可获得最大温降 气流，用于制热。涡流管具体工作过程如图1所示。 和最高绝热效率。 后来的研究都遵循Ranque最初设计的涡流管 的基本思想，都以此为雏形进行理论和实验研究。 Behera7研究了不同的喷嘴形式和喷嘴数量，不仅 做了流体动力学计算，而且还进行了试验研究。给 出了喷嘴数应该大于2个，而且在喷嘴数 目小于6 图1 涡流管的工作原理图 的情况下，双数喷嘴效率好于单数喷嘴，且随喷嘴数 涡流管的发展潜力十分巨大。但 目前涡流管的 目增加，效率更好的结论。北京工业大学 采用切 制冷效率比较低，从而制约了涡流管的推广应用。 向式喷嘴，截面采用矩形、阿基米德螺线形和 自行设 针对涡流管效率低而不能得到广泛应用这一问题， 计的型线，喷嘴个数从3个到8个逐一来进行试验 很多学者都进行了试验研究，以期待能够提高其效 研究，得出自行设计的喷嘴进 口截面的涡流管的制 率，也确实取得了长足的进展，近 20年来效率就提 冷、制热效果要好于普通矩形喷嘴和阿基米德螺线 高了50％l3]。本文就涡流管效率的提高，做了探讨 形喷嘴涡流管的制冷效果。四流道喷嘴涡流管具有 性的研究。 最佳的制冷和制热温度效应，而八流道喷嘴涡流管 1涡流管结构、热力参数等对其效率的影响 的制冷和制热温度效应最差。 1．1涡流管结构对其效率的