[发明专利]无热端阀门防堵塞高效涡流管

说明书

本发明具体涉及一种无热端阀门防堵塞高效涡流管。本发明的技术解决方案是，提供一种由气体入口管，涡流管外匣，橡胶垫圈，涡流发生器，热端孔管，冷端出口管和一系列热端套件组成的涡流管。本发明的涡流管无热端阀门，一系列热端套件气体在热端经过能量传递后，外围的高温气体将直接排入大气，减少了能量的损失，使热端温度进一步提高；热端出口发生堵塞的可能性大大降低，使涡流管可以在更恶劣的条件下使用，提高了涡流管的可靠性，进一步降低了涡流管的维护成本；去掉了涡流管热端旋钮(热端阀门)结构，涡流管制造成本大幅降低，扩大了涡流管的应用市场。

技术领域

本发明属于涡流管领域，具体涉及一种无热端阀门、防堵塞高效涡流管，主要在气体含杂质较多的复杂工况场合下，用于局部加热和冷却。

背景技术

涡流管是上世纪四十年代发展起来的一种新型能量分离装置，主要利用可压缩气体高速旋转运动时产生的涡流效应进行工作。涡流效应是指高速旋转的可压气流产生的由边缘指向轴心的径向温度梯度分布。传统涡流管主要由进气道、涡流腔、热端阀门、冷端出口和热端出口管组成。涡流管工作时高压气体由进气道沿切向进入涡流腔，在涡流腔内作高速旋转运动产生涡流效应，分离成总温不同的两部分气流，中心部分为冷气流经冷端出口排出，而外缘部分的热气流经热端调节阀由热端出口排出。涡流管可以同时产生制冷、制热效应，通过调节热端调节阀的开启度可获得不同冷热气体流量比例，进而得到最佳的制冷效应或制热效应。

为阐释涡流管效率的相关量化参数，下面结合目前常用的两种涡流发生器进行说明：

1)最大冷端温差涡流发生器。冷端温差ΔT_c是指入口温度T₀与冷端温度T_c的差值，即

ΔT_c＝T₀-T_c

冷气比μ_c是指冷端质量流量q_mc与入口质量流量q_m0的比值，即

最大冷端温差涡流发生器使涡流管在同样的入口总压、入口质量流量和冷气比的情况下，能够得到最大的冷端温差。

2)最大冷流量涡流发生器。能效比COP是指用于冷却的能量与入口气流绝热膨胀所消耗的能量的比值，即

其中Q_c为单位质量流量气体的冷却率，w为单位质量流量气体用于冷却的机械能，如果将工质视为理想气体，有

Q_c＝μ_cC_p(T₀-T_c)

其中γ为绝热系数，R为气体常数，P₀和P_c分别为入口总压和出口总压。从而有

最大冷流量涡流发生器是指在同样的入口总压、入口质量流量和冷气比的情况下，能够得到最大的能效比。

自涡流管效应被发现以来，对其的理论分析和实际应用研究都极大引起了世界各地科学家的兴趣。涡流管的能量分离效应和工质分离效应在工业界得到了广泛的应用。涡流管没有移动部件、易于维护、不需要额外能量输入、安全简单、低安装成本的优点使其在加热和冷却、气液分离、气体混合物的分离、气体干燥、电子设备冷却等方面具有很大的优势。