第五章-吸收式制冷循环及其他制冷-5-气体涡流制冷.ppt

1、气体涡流制冷原理 气体涡流制冷的性能指标计算 涡流管的特性及其应用,第五节 气体涡流制冷,一、气体涡流制冷的原理,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；,一、气体涡流制冷的原理,涡流管的结构及工作原理示意图 1进气管；2喷嘴； 3孔板；4冷端管子； 5涡流室；6热端管子； 7控制阀,冷气流的温度可达：-50-10； 热气流的温度可达100130,一、气体涡流制冷的原理,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

2、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。 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。,涡流管结构及工作过程示意图,一、气体涡流制冷的原理,涡流管实物图,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

3、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（5010），热气流的温度可达（100130）。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。,一、气体涡流制冷的原理,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；12a 喷嘴中的绝热膨胀 12和13冷、热气

4、流的分离过程 33 热气流经流量控制阀的节流过程,一、气体涡流制冷的原理,一、气体涡流制冷的原理,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。,二、气体涡流制冷的性能指标计算,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。 TcT1Tc 涡流管的冷却效应 ThThT1 涡流管的加热效应 TsT1Ts 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c表示：,二、气体涡流制冷的性能指标计算,涡流管工作过程的流量和热量平衡 涡流管制冷

5、量Q0 涡流管的制热量Qh Q0Qh （具体见教材P115页计算过程）,三、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c 进口工作压力 气体的种类 气体的温度 涡流管结构 应用： 石油和天然气脱水，空调，冰箱，等等,三、涡流管的特性及应用,据制冷的需要，可以获得-70C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）,三、涡流管的特性及应用,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